面向工业园区的集中-分布式综合需求响应方法

目前通常采用集中式的统一调度实施综合需求响应(integrated demand response,IDR),这种方式在保护用户信息私密性和控制自主权方面存在不足。为此,研究了一种工业园区集中-分布式IDR方法。首先根据工厂综合能源系统的供能架构给出用户的可调控资源,然后设计了工业用户、园区能量管理系统和上级电网的集中-分布式交互机制,进而借鉴现行的两部制电价和统一价格机制,提出一种园区内部用户间的IDR市场机制。在此基础上建立了考虑多能协同的用户运行优化模型和工业园区集中-分布式IDR模型,并证明了该模型迭代收敛。算例分析结果表明所提IDR机制可减少用户对外提供的信息,并使用户与园区整体的运行成本最小。     

基于多能互补的电/热综合需求响应

工业园区中工业负荷稳定、自动化水平高,具有较大的需求响应潜力。工业用户对多能源存在需求差异,各个能源子系统存在耦合互补的关系。从工业用户角度出发,将用户对于冷、热、电多能流的需求纳入需求响应范围内,提出基于多能互补的电/热综合需求响应机制。以满足上级调峰需求为优化目标,在设备物理约束、能量平衡约束及新增需求响应约束下,采用混合整数线性规划法进行求解,最终得到电/热综合需求响应策略。算例分析表明,所提策略可进一步挖掘用户的响应潜力,并指导用户合理制定需求响应方案;相较传统需求响应策略,该策略用户侧损耗较小,响应程度更高,有利于实现电网公司与用户侧的共赢。     

居民用户参与电网调峰激励机制及优化用电策略研究

随着居民用电占比的不断提升,以及智能电表和智能家电在居民用户中的普及,开发居民用户的需求响应潜力对提高电网灵活调节能力是非常必要的。该文以居民负荷参与电网调峰为切入点,首先建立兼顾用户用电舒适度的居民用户各类电器的负荷模型;其次,基于现有分时电价机制不足以调动居民用户参与电网调峰的积极性及可能形成新的负荷高峰的情况,从居民负荷与系统负荷的相关性出发,提出了反映居民用电对电网调峰贡献度的调峰激励机制,并进行了合理性证明;最后综合考虑用电成本、舒适度和调峰激励建立了居民用户用电优化策略。仿真分析表明,所提出的调峰激励机制能够兼顾居民用户和电网的利益,是一种对现有固定/分时电价有效补充的激励机制,能进一步减少居民用户用电成本,降低其负荷峰值,响应电网削峰填谷的需要,实现居民用户与电网的友好互动。     

含用户聚合代理的工业园区需求响应主从博弈机制与策略

区域综合能源系统中不同的利益主体往往具有多样化的优化目标和供用能需求,特别是聚合代理新型电力交易主体的出现,使得电能交易的相关调控策略和决策机制更加复杂,引入以价格为主导的博弈机制来协调均衡多方利益的对立是一个必然的趋势。考虑到能源交易过程中的先后次序和波动性变化等,基于Stackbelberg博弈理论和电力市场基本规则,提出了一种由用户聚合代理整合用户侧需求响应资源并与工业园区运营商互动的主从博弈电力市场机制模型,然后分析了工业园区和用户聚合代理的互动策略和博弈规则,并利用双层优化方法进行求解。通过优化分析验证了该机制在保证三方的经济利益下,同时能够改善用户聚合代理和企业用户在博弈中的弱势地位,对优化电力市场运营、降低大用户调峰成本和缓解电网压力具有重要意义。     

考虑多能协同的工厂综合需求侧响应模型

在能源互联网背景下,分散化的能源市场和能源网络结构使得传统的电力需求侧响应(DR)将逐步向综合需求侧响应(IDR)的方向发展。IDR是能源互联网中实现用户深度参与系统调控、传递能源市场价格信号、参与能源市场的重要切入点,是电力DR理论在能源互联网中的扩展。针对工业园区提出了一种工厂IDR模型,同时将光伏、电储能、冰蓄冷和水蓄冷等分布式资源考虑在内。建立园区内能源系统IDR的物理和数学模型,并将其转换为混合整数线性规划用分支定界法进行求解。仿真结果表明,通过IDR模型的优化,多种能源协同互补,并引导用户制定合理的综合能源利用方案,提高了用户侧的用能效率,减少了用户的用能成本;所提模型在工厂的经济性、灵活性以及系统运行方面均带来了一定的效益。     

地区电网需求响应资源聚合与调控策略研究

用户侧日益丰富的需求响应资源尚未得到充分利用,为此提出了地区电网的需求响应资源聚合与调控策略。首先,提出了基于设备级仿真的需求响应资源评估机制;其次,构建了多用户负荷群的需求响应资源聚合模型,提出需求响应资源品质划分标准,构建优质资源快速备调池;然后,以需求响应资源参与电网峰时段调峰优化运行为例,提出了需求响应资源的调控策略,并设计了对电网和用户双向激励的需求响应收益分享机制;最后,以IEEE 14节点配电网算例进行仿真,验证了提出策略的有效性。     

基于综合需求响应的工业园区联络线功率控制

为平抑可再生能源系统所引起的联络线功率波动,工业园区通常采取整合园区内部所有源荷设备进行统一集中管理或基于电力需求响应的简单源荷互动运行模式,未能充分挖掘园区多能负荷综合需求响应的潜力。在分析工业园区用能特点的基础上,文中提出了一种基于综合需求响应的联络线功率控制方法,建立了园区与生产任务相关的储能、空调负荷以及电动汽车的综合需求响应特性模型,并通过激励多元用户进行需求响应以平抑功率的波动,有效实现了兼顾综合运行成本及跟踪控制误差的联络线功率控制。结合南方某蓄电池生产工业园区进行算例分析,结果表明该方法能降低园区经济损失,使内部负荷用户受益,并确保对联络线功率计划的有效跟踪。     

计及综合需求响应不确定性的园区综合能源系统优化运行模型

综合需求响应(IDR)能够提升园区综合能源系统(PIES)的运行经济性、灵活性和可靠性,实现PIES供需双侧的协同效益.针对PIES实际运行中的IDR不确定性问题,提出了计及IDR不确定性的PIES优化运行模型.首先,分别建立基于消费者心理学原理的可转移电负荷和可替代负荷响应不确定性模型.然后,根据热用户温度感知模糊性...     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用。为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置模型,其在建立PIES内部各能量转换设备和能量存储设备数学模型的基础上,以包含投资、运行、维护和IDR成本的全寿命周期成本最小为目标函数进行建模,考虑了设备运行、功率平衡以及IDR的约束条件。以某热/电耦合商业园区综合能源系统为例进行算例分析,并在MATLAB平台上调用CPLEX求解器对所提模型进行求解。算例分析结果表明,考虑IDR的园区综合能源系统配置结果相比不考虑IDR而言,具有"削峰填谷"作用,可以更好地发挥园区综合能源系统多能互补特性,降低了园区综合能源系统的全寿命周期成本。     

综合能源系统分层分布式协调控制方法

针对综合能源系统多能流相互耦合、协同互补、多利益主体的特点,提出一种分层分布式的协调控制方法。当系统正常运行时,上层园区与下层用户控制系统均以运行费用最小为目标对自身资源进行优化控制;当园区负荷峰值越限时,上层控制系统以总的削峰成本最小为目标,通过协调园区内直调资源与用户需求响应资源进行综合削峰,实现与电网的友好互动。实际工业园区案例的计算结果验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于需求侧博弈的区域综合能源服务商最优运营策略

为了提高综合能源服务商运营服务的高效性、清洁性和经济性,提出了一种基于需求侧博弈的综合能源服务商最优运营策略。通过对综合能源服务商模型的分析,以用户能源消耗量确定系统碳排放量,建立了区域综合能源服务商碳排放模型,确定了园区的碳排放量。在此基础上,考虑了用户对用能成本波动的可承受能力和服务商应对用户用能变化的风险成本,分别以综合能源服务商全天利润最大、用户用能成本最小为目标函数,建立了综合能源服务商-多用户博弈优化模型。采用迭代搜索法得到纳什均衡解,从而确定服务商最优运营策略。最后以典型工业园区为例对所提策略进行仿真验证。结果表明,所研究的服务商运营策略有效降低了系统碳排放量,提高了综合能源服务商的经济效益和用户满意度。     

综合能源系统优化调度下的需求响应研究与应用

综合能源系统作为能源互联网的基础,是提高能源利用率和可再生能源消纳能力的重要技术.需求响应通过引导用户改变用能的习惯和方式,对于优化负荷的分布和提高系统运行的经济性等方面的作用正逐渐得到了重视.通过对用户需求侧进行综合需求响应的精细化建模,以综合能源系统运行总成本为最低,建立了计及可削减负荷、可平移负荷、可转移负荷及可替代负荷的精细化模型,提出了考虑综合需求响应的综合能源系统日前优化调度.算例结果表明,通过综合需求响应可以优化园区的负荷曲线,提高能源的利用率和系统运行的经济性.     

园区综合能源系统优化调度研究与实践

园区综合能源系统在实现能源梯级利用、优化能源结构、促进节能减排等方面起到了积极作用。结合综合能源系统实际管控的业务需求,在考虑智慧园区多能平衡、多样化用户需求的基础上,建立了综合能源系统超结构模型,并对其中的关键能源设备进行建模分析。以经济性、环保性和稳定性为优化目标,建立多能系统多时间尺度优化调度模型,制定能源运行的优化调度策略。将该方法运用于实际工业园区的综合能源优化调度中,可以有效地提升能源的综合利用效率。     

计及能源政策的园区综合能源系统鲁棒随机优化模型

园区综合能源系统耦合冷热电气等多种清洁能源系统,是实现中国碳中和战略目标的重要途径之一,但由于内部清洁能源机组出力的不确定和内部供需的不匹配性,其稳定发展受到限制。首先在构建园区综合能源系统的基础上,构建综合价格型需求响应模型和能源政策模型,分析其对系统的影响;其次从供能侧构建基于鲁棒系数的清洁能源出力不确定性集,规避出力风险性,从需求侧构建综合价格需求响应模型,引导用能合理性,在此基础上进一步构建以园区综合能源系统净收益最大化为目标函数的优化模型;最后设置多情景,进行算例分析。结果表明：随着鲁棒系数的提高能够降低供能风险性和偏差惩罚成本;综合需求响应的实施能够提升供需匹配度,带来较好的经济和环境效益,实现用户与系统的双赢;在能源政策的助推下,在合理评估清洁能源出力风险性的基础上,需进一步提升清洁能源供能量。     

面向分布式电源就地消纳的园区分时电价定价方法

在能源互联网的背景下,园区运营商首先对内利用分布式电源满足园区用电需求,然后对外进行不平衡能量交换。园区运营商通过制定差异化分时电价套餐,挖掘园区用户的需求响应潜力,能够促进分布式电源就地消纳,优化园区内外交换负荷,对此提出一种园区分时电价定价方法。首先,综合考虑园区用户的用电负荷和需求响应特征,基于谱聚类算法形成园区用户群体;然后,根据园区用户群体的用电负荷特征,基于k-means聚类算法确定分时时段;最后,构建园区分时电价定价优化模型,形成面向不同园区用户群体的差异化分时电价套餐。根据算例分析可知,基于该方法制定园区分时电价,能够有效提高园区分布式电源的就地消纳率和综合利用效率、与外部电网的友好程度和整体经济性。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

基于二次聚类的工业用户负荷可调节潜力特征提取与综合评估方法

随着新能源发电占比增加,发电侧的调节能力降低,挖掘负荷侧的可调节潜力是新型电力系统电力供需平衡的必然选择。针对工业用户,提出了一种基于二次聚类的可调节潜力特征提取与综合评估方法。综合考虑工业用户的可中断性、可转移性和生产属性,建立了负荷可调节潜力评估指标体系。首先,采用近邻传播(affinity propagation, AP)聚类-k均值(k-means)聚类的二次聚类方法挖掘用户可调节潜力特征,计算可调节指标。其次,基于相关性定权(criteria importance through intercriteria correlation, CRITIC)法和多准则妥协解排序(vlsekriterijumska optimizacija I kompromisno resenje, VIKOR)法分别评估工业用户可中断潜力、可转移潜力和生产潜力。然后,利用集对分析(set pair analysis, SPA)-可变模糊集(variable fuzzy set, VFS)法评估工业用户负荷综合可调节潜力,并得到优先级排序。最后,根据某地区9户工业用户历史负荷监测数据进行可调节潜力评估,通过对不同聚类方法、不同指标体系以及不同评估算法结果的对比分析,验证了所提方法在特征提取、指标定义以及评估合理性方面的优势。     

基于改进DBSCAN-RNN的电力负荷建模及可调特征提取

针对面向能源消纳的电力负荷实时调控需求,以电热水器为例建立调控模型,提出一种改进DBSCAN-RNN算法的电力负荷可调特征提取与可调潜力挖掘方法。以改进DBSCAN聚类结果作为RNN输入获得一种深度学习新策略,基于改进DBSCAN-RNN进行电器群设定温度与天气温度、电器负荷功率的建模,考虑用户电器使用习惯,输出输入量对电器实际功率的影响因子以及电器可调功率与真实功率对应的状态方程参数。某市电热水器群实际数据结果表明所提方法可正确有效地获取海量电热水器群聚合负荷模型及其可调功率。