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考虑负荷响应的海岛微网优化配置

考虑负荷响应的海岛微网优化配置

作者：胡荣兴华南理工大学

学位级别：硕士

目前我国仍有大量的海岛供能紧张,严重影响海岛居民的生活以及海岛的开发。大部分小型海岛以柴机发电,但是柴油运输不便,且柴机发电产生污染,破坏海岛本就脆弱的生态环境。海岛缺乏煤或天然气等化石能源,利用可再生能源(RES)的微网能够... 详细信息

目前我国仍有大量的海岛供能紧张,严重影响海岛居民的生活以及海岛的开发。大部分小型海岛以柴机发电,但是柴油运输不便,且柴机发电产生污染,破坏海岛本就脆弱的生态环境。海岛缺乏煤或天然气等化石能源,利用可再生能源(RES)的微网能够为海岛提供清洁可靠的能源,被视为是解决小型海岛供能问题的一种理想方案,但是高昂的投资阻碍了它的应用。为提高海岛微网的经济性,本文将家用电器的负荷响应视为能源资源参与微网的配置优化,并针对地理条件允许的海岛,使用微型抽水蓄能系统(MPS)储能。首先,本文对有助于提高微网经济性的两个关键方面,负荷响应(demand response,DR)以及储能系统在微网中的发展及研究现状进行了总结。与此同时,提出并分析了含抽水蓄能并以可再生能源供能的海岛微网的结构,阐述了风力发电机、光伏电池、微型抽水蓄能系统和蓄电池等数学模型。其次,以负荷响应参与度(demand response participation degree,DRPD)标度居民的负荷响应参与意愿,以缺电量最少为目标构建了考虑家用电器参与负荷响应的海岛微网运行优化模型,并在此基础上建立了以等年值成本最少为目标的海岛微网优化配置模型。本文将配置优化问题处理为两阶段优化,内部的运行阶段的优化使用CPLEX进行求解,而总的配置优化使用PSO求解。最后,以热带某一热带小型海岛为例进行计算分析。通过考虑负荷响应并以蓄电池储能的配置方案分析负荷响应对微网经济性的影响,对比了使用电池储能和抽水蓄能储能的微网配置方案,分析家用可时移电器的负荷响应的参与度对配置的影响,结果表明家用电器的负荷响应以及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外本文还探究了微网负荷规模、可时移电器单机功率、蓄电池寿命以及抽水蓄能系统水头高度对配置的影响。

关键词：负荷响应微型抽水蓄能海岛微网优化配置

计及负荷响应的微电网多时间尺度能量管理研究

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计及负荷响应的微电网多时间尺度能量管理研究

作者：孙帅东南大学

学位级别：硕士

当前能源枯竭和环境问题日益严峻,发展清洁可再生能源已成为我国经济社会发展的迫切需要。微电网作为可再生能源接入大电网的一种有效形式,受到了广泛关注。对微电网进行能量管理,可以保证微电网的安全稳定运行,提高微电网的经济性。同... 详细信息

当前能源枯竭和环境问题日益严峻,发展清洁可再生能源已成为我国经济社会发展的迫切需要。微电网作为可再生能源接入大电网的一种有效形式,受到了广泛关注。对微电网进行能量管理,可以保证微电网的安全稳定运行,提高微电网的经济性。同时,在智能电网的环境下,电气设备自动化控制水平不断提高,可以实现对微电网中负荷的实时、远程、智能控制。充分发挥负荷的响应能力,使负荷主动响应用户需求和需求侧项目,对进一步提高微电网的经济性和微电网参与系统响应的能力具有重要意义。因此,本文围绕计及负荷响应的微电网能量管理策略展开了以下工作:(1)根据用户与系统进行互动意愿的程度对微电网中各类典型负荷进行了分类,建立了具有响应能力的可平移负荷和可削减负荷的基本模型。在对可削减负荷建模时,以温控负荷空调为例,针对空调所属建筑物热力学模型中空调能效比系数、建筑物参数不易获取的问题,提出根据空调在当前场景下运行的历史数据,用遗传算法拟合得到适应当前场景更为准确的热力学模型参数;针对环境动态变化因素导致室内温度偏离优化温度的问题,用Q学习算法对空调设置温度进行在线自适应修正。通过仿真与试验表明改进后的空调模型可以根据环境的变化进行自适应调整,实现对空调温度的精准调节。(2)考虑到在不同的应用场景中,负荷规模和用户需求不同,对微电网进行能量管理的侧重点有所不同,针对小型户用微电网和大型商业微电网分别研究计及负荷响应的微电网能量管理策略。针对小型户用微电网中舒适度对用户具有重要影响的特点,提出了一种计及用户体验的户用微电网能量管理策略。根据用户与电网进行互动意愿的程度及负荷用电特性,对各类家用负荷提出用户体验表征方式,建立用户体验模型;分析了储能充放电功率对容量衰减的影响,建立了考虑储能寿命维护的经济模型。同时,结合的南京地区分时电价,建立了购售电模型。基于以上模型设计了能量管理策略,并给出负荷优化控制指令、储能充放电控制指令以及购售电指令。算例证明,该策略能够适应不同用户对舒适度的要求,并且使户用型微电网系统整体运行成本最小。针对大型商业微电网中负荷规模较大,可以参与的需求侧响应项目众多的特点,提出了一种计及需求侧响应的大型商业微电网能量管理策略。介绍了需求侧响应的概念和种类,从需求响应的时间尺度出发,在日前阶段、日内阶段各选取一种典型的适合微电网参与的需求响应项目进行研究。在日前阶段设计了微电网参与可中断负荷的互动模块,并制定了优化策略。在日内阶段设计了微电网参与需求侧竞价的互动模块,对微电网中的负荷、储能、柴油机单元建立了竞价模型,从而建立了微电网整体的竞价模型,并制定了微电网参与需求侧竞价的能量优化策略。算例证明,该策略可以有效提高微电网的收益,减少微电网的能耗成本,并且与仅负荷参与需求侧响应相比,提高了参与系统响应的容量。

关键词：微电网能量管理负荷响应用户体验需求侧响应

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基于负荷响应的微电网建模与控制

基于负荷响应的微电网建模与控制

作者：苏梅芬广东工业大学

学位级别：硕士

微电网是应用分布式电源的小型发配电系统,既可以与外部电网并网运行,也可以在大电网出现故障时与之断开孤岛运行。含有居民负荷的社区级微电网,大都靠近用户端且用户多数为商业及居民用户,其用电设备大多为空调、电冰箱等工作方式灵活... 详细信息

微电网是应用分布式电源的小型发配电系统,既可以与外部电网并网运行,也可以在大电网出现故障时与之断开孤岛运行。含有居民负荷的社区级微电网,大都靠近用户端且用户多数为商业及居民用户,其用电设备大多为空调、电冰箱等工作方式灵活的家居型温控负荷,是一种以恒温加热器控制的负荷,大多采用交流异步电动机为驱动动力,和纯电阻负荷相比,需要无功功率励磁,且所占的比例较大,故经过负荷响应控制后可作为热储能和无功后备。如何降低网络损耗是电力系统的一个长期课题,无功优化是一种有效手段。通过MATLBA2013a环境下搭建的微电网仿真平台,在研究大电网无功优化方法的基础上,结合负荷响应控制策略,采用BP神经网络进行微电网的无功优化。借鉴传统微电网的等效建模方法,系统分析了微电源的P/Q、V/f和下垂控制等控制策略及微电网的主从、对等和分层等控制方法,研究储能装置在并网和孤岛运行时逆变器的不同控制策略(即电流控制和V/f控制策略),构建了Matlab/S imulink环境下的微电网仿真模型,仿真结果验证了控制策略的合理性和可行性,及孤岛模式下的电压和频率能符合国家标准。以电冰箱为例,提出一种基于家居型温控负荷的变参与度负荷响应控制策略,动态调整电冰箱的功率需求,协同储能装置参与微电网的功率调节,通过建立数学模型,搭建温控负荷模块,并在微电网仿真平台上进行仿真,结果表明,提高用户的参与度是以降低其舒适度为代价的,用户可根据其对舒适度的需求选择合适的参与度系数。通过对比有无考虑负荷响应发现,参与功率调节的家居型温控负荷不仅能提高用户的积极性,而且能有效减小蓄电池的充放电深度、容量需求、延长使用寿命,并能减少并网时大电网的供应负担。提取微电网内的微电源机端电压、有功功率和无功功率、系统有功网损和各节点电压,经过归一化数据处理后,采用BP神经网络训练,生成电容器组的投切量和微电源的节点电压值。对比优化前后微电网的潮流结果可知,优化算法可将微电网电压控制在合理范围内,且能降低系统有功网损。在此基础上,计及以电冰箱为代表的家居型温控负荷,改变用户参与度系数,结果表明：该系数越大,用户参与度越高,温控负荷作为无功后备提供的无功功率越大,系统网损越小,电压越趋于额定电压,所提优化方法的合理性和可行性得以验证。

关键词：微电网负荷响应温控负荷储能系统无功优化 BP神经网络

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计及负荷响应的微电网多目标容量优化研究

计及负荷响应的微电网多目标容量优化研究

作者：李顺博南昌大学

学位级别：硕士

随着化石能源消耗的日益加剧,新能源发电技术得到社会各界的广泛关注。作为各分布式电源的载体,微电网以其自身运行灵活、安全可靠、能源利用率高等优势为社会创造了巨大的经济效益。伴随着多种分布式电源投入到微电网,合理配置各分布... 详细信息

随着化石能源消耗的日益加剧,新能源发电技术得到社会各界的广泛关注。作为各分布式电源的载体,微电网以其自身运行灵活、安全可靠、能源利用率高等优势为社会创造了巨大的经济效益。伴随着多种分布式电源投入到微电网,合理配置各分布式电源容量并满足微电网相应指标是微电网规划阶段的关键问题。并且,在微电网控制技术不断完善的今天,未来部分可控负荷也将加入到微电网运行中来,从而削弱风光出力不确定性对微电网运行的影响。在考虑负荷响应作用下,本文对微电网中分布式电源进行容量优化,主要研究内容有:首先,搭建含多种分布式电源的微电网系统结构,研究了风机、光伏、蓄电池以及柴油发电机的功率输出模型。结合供电可靠性、各分布式电源自身等相关约束,构建综合考虑经济成本、环保成本和能源浪费惩罚成本的微电网容量优化模型,并运用层次分析法确定总目标函数中各类指标的权重,采用改进负荷跟随微电网运行策略,从而充分发挥储能装置的优势。其次,针对万有引力搜索算法容易偏离最优解的缺点,采用改进万有引力搜索算法分别对风光储、风光柴以及风光柴储供电模式下的微电网进行容量优化,结果表明风光柴储模式更有优势。围绕微电网供电可靠性、蓄电池放电深度、柴油价格以及能源浪费惩罚系数分别进行灵敏度分析,并通过对比其他算法验证本文算法的有效性。最后,针对负荷响应模型,采用负荷响应策略和优化算法求解负荷转移后的负荷曲线,并对微电网容量优化模型做出调整。对比负荷响应前后三种供电模式的优化结果,分析不同可转移负荷参与度下的微电网各指标变化,并对负荷响应前后微电网运行和蓄电池SOC变化做出分析。结果表明,负荷响应的参与提高了微电网应对风光出力不确定性的能力,可以不同程度地改善微电网的各类指标。

关键词：微电网容量优化改进万有引力搜索算法负荷响应灵敏度分析

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计及负荷响应的独立微网日前和实时经济调度

计及负荷响应的独立微网日前和实时经济调度

作者：吴舒泓湖南大学

学位级别：硕士

近年来新能源快速发展,但风力、光伏等能源具有随机性,为充分消纳新能源,发挥柔性负荷的重要作用,分时电价可在不同的时间尺度上调动柔性负荷参与需求响应。此外,为充分发挥分布式电源的效益,微网的概念被提出,独立微网的经济调度由此... 详细信息

近年来新能源快速发展,但风力、光伏等能源具有随机性,为充分消纳新能源,发挥柔性负荷的重要作用,分时电价可在不同的时间尺度上调动柔性负荷参与需求响应。此外,为充分发挥分布式电源的效益,微网的概念被提出,独立微网的经济调度由此成为重要课题。基于此,本文的主要研究工作与创新点如下:(1)就分时电价的制定脱离电力商品本身生产运营成本问题,建立基于供电成本的峰谷时段划分及分时电价数学模型。首先,以供电参数为依据得到各时段供电成本的表达式,结合对应负荷数据,实现基于供电成本的峰谷时段划分;其次,通过用户弹性需求矩阵,得到峰平谷预测负荷关于各时段决策电价的表达式;通过机组参数得到峰平谷边际供电成本,结合双方最大效益及削峰填谷目的建立约束;提出用户用电调整、用电时间及电费支出舒适度指标;以柔性负荷尽可能跟踪新能源机组最大出力,用户舒适度尽可能大和日负荷峰荷及峰谷负荷差尽可能小为目标建立多目标分时电价数学模型,对该非线性优化模型进行求解得到合理的分时电价,从而得到负荷对分时电价的响应情况。(2)就分时电价政策下负荷响应带来的微网调度问题,建立基于负荷对分时电价响应的独立微网日前经济调度模型。首先建立了微网模型,给出了各发电机组单位时间发电成本与所发有功功率之间的关系;其次,基于负荷对分时电价响应的预测曲线,结合风力最大出力预测曲线、光伏最大出力预测曲线对微网进行日前经济调度,将全天均分为24个时段,协调常规发电机组、风力发电机组、光伏发电机组和储能设备,考虑功率平衡约束、各机组出力上下限约束、机组爬坡约束及储能设备约束,以微网全天24个小时发电总成本最小为目标建立微网日前经济调度模型,对该混合整数非线性优化模型进行求解得到合理的日前调度计划。(3)就负荷和分布式机组出力的波动性及实时经济调度的时段耦合性问题,建立考虑负荷及风光不确定性的独立微网实时经济调度模型。首先,将全天均分为288个时段,根据日前负荷预测量、风力及光伏最大出力预测功率叠加各时段的预测误差得到实际负荷量、实际风力及光伏最大出力;其次,考虑预测误差带来的不平衡功率,对各发电机组进行出力调整,在微网日前经济调度计划的基础上,对实时经济调度中各时段储能设备的充放电状态及电池电量进行限制,结合功率平衡约束和各机组出力约束,以微网下一时段发电成本最小为目标建立微网实时经济调度模型,对该非线性优化模型进行求解得到合理的实时调度安排。

关键词：供电成本分时电价负荷响应独立微网日前经济调度实时经济调度

燃气轮机及其联合循环负荷响应特性与蒸发冷却适用性评估

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燃气轮机及其联合循环负荷响应特性与蒸发冷却适用性评估

作者：吕浩浙江大学

学位级别：硕士

燃气轮机及其联合循环发电机组启停迅速、负荷适应性好、调峰能力强,应用日益广泛。燃气轮机及其联合循环发电机组的建模仿真是研究其控制系统的基础,也对探究机组对电网频率、负荷扰动的响应特性具有重要意义。本文以GE9FA型燃气轮机... 详细信息

燃气轮机及其联合循环发电机组启停迅速、负荷适应性好、调峰能力强,应用日益广泛。燃气轮机及其联合循环发电机组的建模仿真是研究其控制系统的基础,也对探究机组对电网频率、负荷扰动的响应特性具有重要意义。本文以GE9FA型燃气轮机及其联合循环机组为研究对象,对不同工况下并网运行的机组进行了动态建模和仿真;基于热经济学理论,对进气蒸发冷却这一应用广泛的提升机组出力的技术进行了适用性评估。首先,阐释了并网运行中燃气轮机机组的一次调频原理,基于Matlab/Simulink平台,采用模块化建模的思想,从燃气轮机功率计算、透平排气温度计算、燃料量控制、空气量控制和功频控制五个模块入手,发展了一种燃气轮机在不同工况下的动态仿真模型,为研究其动态响应特性提供了基础。然后,比较了不同初始负荷下的燃气轮机机组对电网频率扰动的响应特性,得出了运行在部分负荷的机组比初始负荷为100%满负荷的机组具有更高的调频潜力。分析了进气蒸发冷却影响燃气轮机负荷响应特性的机理,得出进气温度较低时,机组排气温度超温的时间滞后,且功率的调节裕量更高。进一步地,建立了联合循环(CCPP)机组控制系统模型,阐释了机组中燃气轮机与汽轮机一次调频能力差异的原因,分析了CCPP机组的转动惯量对负荷扰动响应特性的影响,评价了不同轴系布置方式下CCPP机组对负荷扰动的鲁棒性,从而可以为不同轴系布置方案的CCPP机组选择合适的一次调频方式提供参考。阐释了因转动惯量的存在而产生的能量转换对机组一次调频正反两方面的影响。最后,基于杭州市典型年的气象数据,采用热经济学分析方法,提出了全新的定量评估CCPP机组进气蒸发冷却系统适用性的方法——临界相对湿度评估方法和分段逐时积分的投资回收期评估方法,为评估不同地区、气象条件的CCPP机组进气蒸发冷却系统的适用性提供了有效判据。

关键词：燃气轮机联合循环一次调频负荷响应蒸发冷却

基于负荷分类的电力需求响应基线计算方法分析

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电子技术（上海） 2023年第10期52卷 160-161页

作者：姚煜广东电网有限责任公司广州供电局广东510620

阐述电网及各参与电网调度负荷的统计方法,依据使用者类别差异,选择适合于基线计算的方法,包括收集基础资料、计算电能负载特征、用户分类、基线计算,从而有效地改善基线负载的精确性。

关键词：电力需求负荷响应基线计算

考虑差异可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

维普期刊数据库

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考虑差异可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

作者：孙昊天津大学

学位级别：硕士

配电网是联系用户与发、输电系统的纽带,科学地计算配电网的供电能力,是当前城市电网精细化评估与规划的关键环节。传统的供电能力评估方法需要电网在尖峰负荷时刻刚性地满足N-1校验,考虑到负荷的时序特性与峰谷差,尖峰负荷的持续时间较... 详细信息

配电网是联系用户与发、输电系统的纽带,科学地计算配电网的供电能力,是当前城市电网精细化评估与规划的关键环节。传统的供电能力评估方法需要电网在尖峰负荷时刻刚性地满足N-1校验,考虑到负荷的时序特性与峰谷差,尖峰负荷的持续时间较短,依此为原则评估的供电能力具有很大裕度。因此,在供电能力评估过程中需要引入可靠性指标作为柔性约束,以释放供电潜力。而在电网运行过程中,由于不同用户的可靠性需求不同,可靠性指标的表示也需要差异化。同时,分布式电源、储能与可响应负荷的接入,将是未来配电网的主要形态,对于可靠性与供电能力的评估也需要考虑主动配电网中光伏与需求响应的影响。为此,本文提出了考虑差异可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法,用以反映具有持续波动特征的负荷与恒定电网容量之间的平衡要求,以期提升资产利用效率。具体解决方案如下:首先,针对主动配电网中的光伏、储能与负荷等基本元素,建立了考虑预测误差的时序出力模型与考虑故障多样性的状态模型,同时建立了反映实际用户差异化响应能力的故障后可中断负荷模型。其次,以主动配电网的元件模型为基础,提出了考虑故障后负荷响应的主动配电网可靠性评估算法。结合分布式电源与联络开关的接入,对传统配电网的馈线分区与编码方式进行了改进;同时考虑分布式光伏、储能与可中断负荷三类灵活性资源,建立了故障后的联合调节策略以提升可靠性指标;在此基础上,提出了基于准序贯蒙特卡洛模拟的可靠性评估流程。再次,建立了以供电能力最大化为目标函数,以差异化可靠性和负荷响应费用为主要约束的主动配电网供电能力评估模型,并采用了基于遗传算法的求解方法。模型以馈线负荷分布为优化对象,可求取网络在特定约束下的最大供电能力。最后,以含主变的主动配电网为算例进行了验证,结果表明:以柔性可靠性指标代替传统的N-1刚性约束,可充分挖掘系统供电潜力,且供电能力的优化效果与分布式光伏的容量,负荷响应费用约束等因素有关;而在差异化可靠性约束下,可结合不同馈线的不同可靠性需求实现供电能力分区局部的优化。算例结果证明了本文方法可有效挖掘主动配电网供电潜力,对未来电网的规划与运行有重要的指导意义。

关键词：主动配电网供电能力差异可靠性蒙特卡洛模拟负荷响应遗传算法

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负荷响应机制在美国智能电网中的新模式

四川电力技术 2013年第4期36卷 28-31页

作者：周启航陈晨苟竞四川电力科学研究院四川成都610072 四川大学电气信息学院四川成都610065

基于美国智能电网当前研究领域的发展状况,着重对现有负荷响应机制进行了深入分析与讨论。从用户政策设计、用户反馈、自动负荷响应等方面对美国智能电网负荷响应技术的发展趋势进行了叙述。提出一种在智能电网环境中的负荷响应新模式... 详细信息

基于美国智能电网当前研究领域的发展状况,着重对现有负荷响应机制进行了深入分析与讨论。从用户政策设计、用户反馈、自动负荷响应等方面对美国智能电网负荷响应技术的发展趋势进行了叙述。提出一种在智能电网环境中的负荷响应新模式。此模式可以被电网运营方用于匹配可再生发电资源,从而为可再生发电资源的安全并网运行这一难题提出一种有效解决方案。

关键词：美国智能电网负荷响应可再生发电资源