面向需求响应的变频空调负荷建模与运行控制

近年来,空调类电力用户数量迅速增加,成为了电网高峰负荷的主要组成部分。空调负荷作为典型柔性负荷,可利用其热惯性参与需求响应,为电网提供有效可调容量。区别于有关定频空调的研究,基于变频空调的负荷特性构建其物理模型,从控制后总功率和最大控制时长两个维度对变频空调集群的调节潜力进行评估。在此基础上,根据变频空调负荷聚合商在需求响应日前市场的成交量,以变频空调集群功率削减量与成交量偏差以及用户舒适度变化量最小化为目标,提出了基于双层分组轮控的变频空调负荷优化控制策略。仿真结果表明,所提策略不仅能够通过分组轮控延长变频空调集群最大控制时长,还具有良好的用户友好性,对于变频空调集群参与电网需求响应具有指导意义。     

考虑替代能源的居民用户用电优化研究

为了提高能源利用综合效率,兼顾和平衡用户用能的便捷性、经济性和舒适性,从家庭用户的用能需求出发,对家庭中常见负荷进行分类和建模,建立了考虑替代能源的用户用能多目标优化模型。该模型以用能经济性最好和用户满意度最高综合最优为目标,包含功率平衡约束、最大功率约束、各种用电器最大运行时长等约束条件。针对变量类型不一致的问题,设计了三阶段优化求解方法对模型进行求解,第一阶段采用二进制粒子群算法优化时间可转移负荷的开关状态和能源替代状态;第二、三阶段采用Complex-PSO算法,分别优化功率可调整的负荷的功率和蓄电池的充放电功率,为用户提供最优能源使用方式。经仿真验证,该模型可有效降低用户的能源费用,保证用户的用电满意度,同时可有效调节用电的峰谷差,提高分布式电源的利用率。     

考虑用户满意度和需求响应的综合能源经济优化调度

综合能源系统采用多能源协同供应理念,打破能源网络之间相互独立的格局,促进能源利用水平的进一步提升。然而,传统的综合能源经济优化调度模型未充分考虑用户的用能满意度,难以充分发挥需求侧用户的响应能力,故如何构建客观合理的能源调度模型成为目前亟需解决的问题。在需求响应的基础上,引入用户用能满意度指标和储能调节系数对负荷转移量和储能装置的充放功率时刻进行约束,同时在目标函数中考虑全面的环境成本,构建考虑用户满意度和需求响应的综合能源经济优化调度模型。仿真结果表明:所构建的模型在提升新能源消纳率和降低综合运行成本方面均取得了明显的成效。     

考虑用户舒适度的分散式电采暖调峰优化控制

为充分挖掘分散式电采暖负荷的灵活可调节潜力,提出了一种考虑用户舒适度的分散式电采暖调峰优化控制方法。首先,基于分散式电采暖的工作特性对单体电采暖负荷的响应特性进行分析;其次,采用近邻传播聚类算法将分散式电采暖负荷进行集群处理,并基于等面积定则制定电采暖负荷群的轮换式控制策略;然后,建立同时考虑电采暖负荷参与调峰和用户舒适度的多目标优化模型;最后,以新疆某地区分散式电采暖负荷参数为依据对所提控制方法进行验证。仿真结果表明,所提方法能够在保证用户舒适度的前提下兼具一定的调峰能力。     

激励条件下的大规模空调负荷聚合集群优化策略

为提高大规模空调负荷聚合精度、提升空调集群可调节潜力,提出了激励条件下的大规模空调负荷聚合集群优化策略。首先建立了大规模空调负荷聚合架构,然后建立单体的二阶空调等值热力参数模型,同时基于蒙特卡洛方法对不同区域的空调负荷进行二次聚合,建立用户满意度与激励水平之间的关系。在此基础上,以实际空调聚合功率与缺口负荷之间的标准差最小、空调负荷聚合商补偿费用最少为优化目标,采用粒子群算法进行求解,最后通过算例说明了本文所提策略的有效性。     

考虑用电满意度与响应量期望的虚拟电厂需求响应交易模型

虚拟电厂(VPP)参与需求响应可提高电网的调节能力,但用户用电满意度下降和用户响应量的不确定性会导致VPP无法获得预期收益、电网无法获得足够需求响应量等问题。为此,提出了一种考虑用户用电满意度与响应量期望的VPP需求响应交易模型。将VPP内部柔性负荷细分为可削减负荷、可转移负荷、可替代负荷3类,并根据不同柔性负荷用户的用电模式、影响因素、参与需求响应的服务方式,分别构建3类柔性负荷用户的细分用电满意度模型。分析3类柔性负荷用户提供需求响应服务的不确定性来源,分别建立3类柔性负荷用户参与需求响应的响应量期望模型。基于用电满意度模型和响应量期望模型,在以电网公司为主导的VPP需求响应交易模式下,构建需求响应交易模型。通过算例仿真验证了所提模型的有效性。     

空调负荷参与电力系统调频的温度设定值概率控制策略

作为一类重要的需求响应资源，空调负荷能够实时调节有功负荷进而参与电力系统调频。传统温度设定值控制方式假设空调的温度设定值连续可调，而忽略了空调的最小温度调节步长（MSoTA）。针对绝大多数空调MSoTA为1℃，提出一种基于温度设定值调节概率（TSPAP）的空调负荷控制策略，使得空调负荷集群的聚合功率连续可调，以更好地参与电力系统调频。所提出的方法采用双层广播控制的框架，将空调负荷划分为6种独立的状态，并根据不同的状态将功率调节需求调制成TSPAP。TSPAP作为全局控制信号下发给各个分散控制器，并被解调为±1℃的温度设定值调节信号，下发给各个空调。仿真结果表明，该方法能够在单个空调MSoTA为1℃的情况下，实现对大量空调负荷聚合功率的连续调节，从而在一次调频和二次调频中获得更好的效果。     

考虑多重评价指标的多时段分时电价优化模型

分时电价策略是当前电力系统需求侧管理的主要措施之一,执行分时电价能够有效降低负荷波动,实现削峰填谷。合理开展峰谷双时段或峰平谷3时段分时电价策略的选择有利于提高电网供电可靠性和用户满意度。提出基于电价弹性矩阵的用户响应模型并定量计算用户综合满意度,根据相应模型分别求解负荷峰值、负荷峰谷差以及用户综合满意度,建立峰谷分时电价与峰平谷分时电价的多重评价指标模型,利用所提指标构造电价优化的目标函数。通过对3类用户进行仿真计算验证所提方法的正确性与有效性。     

考虑新能源消纳的电采暖集群多功率级控制策略研究

目前,电采暖设备作为新能源消纳的有效途径存在源荷匹配性低、档位优化不足的问题。针对上述问题,提出一种基于电采暖设备集群控制架构的多功率级控制策略。首先,考虑电采暖用户舒适性、经济性及公平性目标,通过改进多目标粒子群算法(IMOPSO)确定最优基准档位。然后,建立综合加权指标与档位差值对应关系,确定电采暖多功率级最优档位差值。最后,以设备状态与负荷转移量为约束,实现电采暖设备多功率级控制。算例仿真结果表明,所提策略相比于传统控制方法可进一步实现新能源精准消纳,在提高负荷柔性的基础上提升用户采暖舒适度,为电采暖集群新能源消纳控制策略提供新的可行性方法。     

基于模糊融合的多元温控负荷群调控及风电消纳策略

需求侧资源在电网的供需平衡调节中起到了越来越重要的作用，以温控负荷为例，研究了多元负荷的联合调控方法。首先，针对电热水器和空调负荷的用户用电差异化约束，提出了基于模糊隶属模型的归一化约束评价方法；其次，基于模糊隶属评价方法，构建了多元温控负荷集群调控潜力模型，并提出电热水器与空调负荷联合调控的协同方法；最 后，将所提协同控制方法用于风电消纳场景，实现了负荷精准控制。算例表明，所提方法能够在照顾到用户满意度的基础上，实现调控的均衡化与公平化，并达到良好的消纳效果。