聚合温控负荷的成本优化与舒适度交易机制设计

发布时间：2020-12-18 08:39

　　温控负荷由于具有灵活性的热存储性以及大规模占有比而成为参与智能电网频率调节服务的重要资源,因此,通过建立合理的调度策略去控制大规模的温控负荷可以为电网的稳定运行提供保障。本文研究了对聚合空调负荷调度控制策略以及用户舒适度的交易问题,研究内容对于智能电网的发展与辅助服务市场的构建具有理论意义和实际应用价值,主要的研究内容介绍如下:首先,给出了描述空调负荷运行特性的一阶微分方程以及双线性聚合模型,分析了聚合空调的运行特性以及两种常用的控制策略,并对比了两种控制策略的优缺点。其次,针对大规模异质空调负荷的调度问题提出了一种分层控制策略,该控制策略以负荷代理商的成本最小化为目标调度多个异质聚合器,其中代理商的成本由负荷管理成本,负荷跟踪效果成本和用户的不舒适度的成本组成。同时,在聚合器层,通过引入空调负荷的双线性聚合模型,设计控制器并优化趋近率参数。最后,通过使用遗传算法对优化问题进行了求解,仿真验证了分层控制策略在提供频率调节服务的同时实现了代理商成本最小化。最后,为了提高用户的舒适度,同时尽可能保护用户信息的私密性,基于博弈理论提出了各聚合器舒适度的交易机制。提出了交易机制框架,建立了相应... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

温控负荷参与智能电网调节结构图

第1章绪论-5-特高压输电网系统，从偏远的能源高产西北部源源不断地输送到东南部能源高消费地区。中国的电网系统与欧盟、美国的电网差异在于，其发展的智能电网主要着力于电力设备的智能化以及突出以特高压为主要骨干的坚强智能电网规划建设，并相应的提出了“坚强智能电网”目标，其目的是为了建成透明开放、坚强可靠、友好互动、经济高效、清洁环保的当代绿色电网，图1-2展示了中国智能电网的建设规划。与此同时，信息化技术的跨越式的发展，给智能电网的深层次的发展带来了巨大的机遇。显然，这已经突破了人们对传统电网系统的认知，如果从万物互联互通的角度去重新全面的理解电网系统，用一个崭新的词语“能源互联网”用来形容电网在适合不过，其含义是坚强智能电网与电力物联网的灵活结合。此外，南方电网公司计划至2030年，粤港澳大湾区将率先全面建成世界一流智能电网，支撑大湾区现代化经济体系发展和智慧城市群建设[15]。这为目前我国提出的长江经济带、长三角一体化、京津冀一体化等国家发展战略提供了一个示范。图1-2中国坚强智能电网的建设规划1.2.2AGC辅助服务的国内外发展现状电力的生产与消费是一个实时的平衡系统，任何负荷波动、电网事故、电气设备的变化或发电机组的问题都会影响整个系统的平衡。广义上的辅助服务是那些支撑能量从发电侧向电负荷输送，并能够维持着电力系统的可靠稳定运行所必需的服务。在市场环境框架下，辅助服务是电力系统顺利运行的重要保障，大致可为分为基本辅助服务和有偿的辅助服务两种，其中基本辅助服务，包括主要频率，基本峰值和基本无功调节；有偿辅助服务，包括自动发电控制（AGC），有偿峰值，有功无功调节和黑启动备用[16]。作为衡量电力系统稳定运行的指标，频率的变化反映了电力发电侧

第3章基于代理商成本最小化的聚合空调分层调度-21-参与负荷跟踪服务的聚合温控负荷又可由负荷代理商统一管理。但同时，由于现有的空调负荷的品牌类型居多，其参数及用户的热舒适度要求又有所差异，对于代理商来说，一个基本问题产生——如何将频率调节信号最佳地分配给这样异构聚合器。其中，每个聚合器均由众多同质空调负荷群组成，例如，一个智能建筑或社区中的所有同类空调负荷都可以聚合为一个聚合器（能源管理系统[46]）。图3-4基于代理商成本最小化的分层控制框架本节建立了一个多层级结构框架来控制多个异构空调负荷聚合器，如图3-4所示。这个框架以分层结构形式运行，由三级组成：首先，可以生成频率调节信号的顶级层——电力公司，然后，位于中间层的负荷代理商和位于底层的多个负荷聚合器。考虑以下情况的电力参考场景：“当电力市场的频率发生失衡时，电力公司将收到其相应的失衡信号提示。收到提示后，电力公司将通过使用频率计量装置测量出需求侧电力市场的频率动态变化，通过根据式（3-1）、（3-2）、（3-3）计算生成出相应的调节信号，并以一定的经济补偿形式将频率调节信号发送至负荷代理商，以进行需求侧响应服务。负荷代理商在收到电力公司的调频信号后，将根据聚合器提供的信息预先估算出空调负荷聚合器的容量，热舒适度情况和负荷能提供跟踪效果，并建立这三者的成本，即调频成本，不适度成本和跟踪误差成本。同时将其归为自己的所承担成本去分配参考信号。因此，代理商是基于自己的最小成本，将频率调节信号分配给每个空调负荷聚合器。此外，在空调聚合器层，设计的趋近率控制器通过调节空调负荷聚合

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于神经网络PID控制的聚合温控负荷优化调度[J]. 马巨海,焦宗旭,徐程琳,杨婕,马锴.  燕山大学学报. 2019(05)
[2]美国智能电网发展模式的系统分析[J]. 李立理,张义斌,葛旭波.  能源技术经济. 2011(02)
[3]基于电力市场辅助服务的AGC需求分析[J]. 梁青,庄晓丹,高伏英,汪德星.  华东电力. 2007(07)
[4]自动发电控制系统的原理与应用[J]. 郗郅,王晓春.  东北电力技术. 2001(11)

硕士论文
[1]基于大规模聚合空调的智能电网负荷控制与优化[D]. 苑晨亮.燕山大学 2017



本文编号：2923706