需求侧资源聚合运行特性及其不确定性研究

作     者：汪聪慧 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张放

授予年度：2021年

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

主      题：需求侧资源 聚合 需求响应 不确定性 响应容量多状态 

摘      要：在“双碳目标下,需求响应成为电力系统中十分重要的技术手段。由于生活水平的不断提高和产业结构的调整,电力负荷的峰谷差不断增大,若采用发电侧调节满足用电需求,电网不得不留有一定量的冗余发电能力,必定会造成资源浪费。而电力总负荷增长的同时,柔性负荷所占比例逐年递增,可以利用需求侧响应来调节供需平衡,然而需求响应过程中的不确定性不可避免,若忽略不确定性影响会使电网运行存在风险。本文对需求侧资源聚合运行特性及其不确定性进行研究,为电网对需求侧资源的管理和利用提供了依据,主要工作如下:首先,考虑需求侧资源具有种类繁多、数量庞大、特性各异等特点,将本文研究的需求侧资源分为温控负荷、电动汽车以及其他可削减负荷。研究了各类负荷的建模基础,对典型负荷的特性进行分析并建立其含随机因素的聚合模型,在各类可控负荷特性模型的基础上,研究评估各类负荷调控潜力的方法。其次,由于各个负荷的调控潜力会受到用户行为和外界因素的影响而具有强不确定性。考虑各负荷参与响应时的多重不确定因素,分析各负荷聚合体提供响应容量的动态过程。基于给定的负荷基线,采用蒙特卡洛方法来全面模拟多个随机因素影响下的动态聚合功率,建立各类负荷聚合响应容量的多状态模型,采用响应容量波动的标准差为依据来进行响应容量状态的划分,得到每时段响应容量的状态及其对应的概率。对于接于配网同一位置上的资源,考虑资源间的相互作用,对同时刻各个资源的响应容量概率分布序列进行卷和运算,得到多类型资源的聚合响应容量多状态模型。最后,基于各负荷的响应不确定性,分析可控负荷参与需求响应对电力系统运行品质的影响。在CIGRE算例中进行仿真,基于响应容量多状态模型,通过加权的方法计算可控负荷响应前后的节点失负荷概率和电量不足期望,以此来评估电网的可靠性改善情况;计算响应前后各节点的电压偏差和系统电压偏差水平,以此来评估电网电能质量的改善情况,仿真结果表明需求响应能够明显改善电网的运行品质。此外,搭建各可控资源聚合运行结果的展示平台,使用户可以对各类资源的接入配网位置及聚合体规模直接进行设置,采用MATLAB GUI功能将其封装成可以与用户进行信息交互的简单直观、易拓展、效率高的图形界面。