计及配电网络约束条件的温控负荷调频控制策略研究

作     者：裴碧莹 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李中伟

授予年度：2019年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：负荷侧调频 温控负荷 聚类等效 控制策略 优化调度 

摘      要：电力系统利用调频备用来维持系统发电和负荷的有功功率平衡。传统上,发电侧负责提供常规的调频备用。随着可再生能源并网容量增加,调频备用容量需求显著增大。因此,充分研究负荷侧调频的潜力与应用具有重要的价值。故在分析温控负荷特点的基础上,本文从温控负荷的聚合建模与聚类分析、温控负荷参与系统调频控制策略两方面展开研究。首先,从文献中引入空调和电热水器负荷的物理模型并进行仿真;基于蒙特卡洛法构建了空调和电热水器类温控负荷聚合模型,并分析了不同数目温控负荷对聚合模型的影响;利用K-Means聚类算法对温控负荷进行聚类和等效替代,分析了温控负荷特征参数对聚类的影响,计算了由等效替代引起的误差;并通过仿真,验证了温控负荷聚类算法和等效替代方法的有效性。其次,考虑到系统发生频率事件时可能会引发配电网某支路重载甚至功率越限等问题,故以配电线路不发生重载为约束条件,以总网损和电压偏差最小为优化目标,提出了一种计及配电网络约束的温控负荷调频优化调度策略;采用遗传禁忌混合搜索算法确定了参与调频的N个最优节点位置及相应容量;基于IEEE33节点配电网进行仿真分析,证明了所提优化调度策略的有效性。再次,针对多组温控负荷协同参与系统二次调频问题,提出了区分工作状态调整负荷温度设定值变化量的方法,通过仿真证明了该方法能够解决“二次峰荷等问题;提出了分时分组调频控制策略,建立不同温控负荷组参与调频的决策模型;通过算例仿真分析了调频任务、温控负荷组数、调频目标大小的不同对调频控制策略的影响;提出了考虑负荷极限受控时间的恢复控制策略,以负荷极限受控时间和调频过程中的温度设定值变化量为约束条件,确定了参与调频的负荷组每次恢复设定值的时间及对应温度变化量。最后,提出了分散式动态调频控制策略。该策略可在考虑用户舒适度的情况下对分散的负荷进行合理控制,利用温控负荷状态变化量与触发频率之间的动态关系,使得温控负荷的功率随着系统频率的变化而变化。基于PSAT软件平台,验证发生不同频率事件时该控制策略的有效性。