面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

可调负荷参与多级电网实时调控：关键技术与工程应用

随着可再生能源和新型用电负荷的快速发展,源-荷双侧不确定性逐步增加,给电网调峰调频带来了更大挑战。因此,亟需将可调负荷纳入实时调度范畴,提升电网运行平衡和调节能力。首先,分析了将可调负荷作为自动发电控制对象的可行性。然后,以电动汽车参与电网调频为应用场景,提出了可调负荷参与多级电网实时调控的系统架构。通过构建安全接入区、应用多元负荷调控终端等关键技术,实现了多级调度对可调负荷实时感知和秒级控制,将负荷参与电网调节的响应速度由分钟级提升至秒级。通过西南电网源网荷储多级协同调控示范工程实践,验证了所提技术路线的有效性和优越性。最后,针对大规模可调负荷常态化参与电网实时调控,提出了研究方向和发展建议。     

基于负荷聚合商模式的电网协同优化调度

在新能源在电网的渗透率增高以及柔性负荷作为调节手段出现的背景下,选取合适的调度模式,使得海量分布式的负荷资源参与电网调控,能够帮助实现削峰填谷、平滑负荷曲线等目标。基于负荷聚合商模式的协同控制结构,对包括电动汽车、空调负荷与储能设备的负荷资源进行聚合,建立了日前经济调度模型;在负荷聚合商的集群内部控制中,考虑设备的调度潜能,提出一种基于裕度指标的状态队列优先算法,实现部分负荷优先响应。最后,仿真算例得出了负荷聚合商参与电力系统的日前协同调度运行计划,验证了优化方法以及调控策略的可行性。     

基于非合作博弈的居民负荷分层调度模型

为促进居民用户柔性负荷资源有效参与需求响应,可以利用负荷聚合商来聚合用户负荷资源参与电网调度。通过将居民用户的柔性负荷进行分类,建立电网公司、负荷聚合商和居民用户的分层调度模型。在日前投标环节,构建了以聚合商利润最大化为目标的日前投标博弈模型,利用非合作博弈思想对聚合商在日前投标市场进行分析,并给出了博弈纳什均衡解的存在性证明;在实时调度环节,聚合商以分类柔性负荷各自用电物理特性作为约束条件,以实时调度和日前投标量之间的偏差最小作为目标函数对用户分类柔性负荷进行实时调度,使得在不影响用户舒适度情况下提高聚合商的利润。算例仿真分析结果表明,所建立的分层调度模型可有效实现居民负荷的需求响应,并使得电网公司、负荷聚合商和用户三方均受益。     

基于虚拟电厂优化算法的负荷聚合商收益分析

针对大量分布式电源接入电网带来的配电网调度和控制问题,和电网日益严重的峰谷差问题,需求响应成为电网调控的必要手段.负荷聚合商通过虚拟电厂技术,将热电联产、光伏、分布式储能、可中断负荷等分布式资源进行聚合,挖掘可控负荷和储能的需求响应价值,实现了区域配电网的源-网-荷协调优化控制机制.首先建立虚拟电厂双层优化模型,上层以负荷聚合商收益最大为最优目标,以各分布式资源自身限制等为约束条件,下层以储能和可中断负荷自身收益最大化为最优目标,以储能和可中断负荷自身限制为约束条件,采用CPLEX求解器进行求解.然后,对单纯价格型需求响应、各主体独自参与激励型需求响应、以虚拟电厂形式参与激励型需求响应3种形式下的负荷聚合商、储能装置、用户的效益进行了分析.最后,通过计算结果的效益分析,证明了此应用场景下以虚拟电厂方式参与激励型需求响应能提升负荷聚合商和储能装置的经济收益.     

计及源荷双边性能指标的市场交易模型

高比例可再生能源电网内,为促进优质可控电源与可控负荷的发展,提高系统供需平衡的调节能力,考虑电源和负荷响应性能进行电力市场交易模式设计。在电源侧引入机组的调节性能指标;在负荷侧设置负荷聚合商参与市场的场景,并考虑负荷响应偏差的随机性进而提出负荷响应性能指标,以区分不同响应特性带来的运行成本差异。为合理协调计及性能指标的源荷双边资源,设计了两阶段的差异化出清机制。以系统总运行成本最小化为目标,构建有负荷聚合商参与的日前市场出清模型。通过算例结果表明,计及源荷双边性能指标的交易模型,可以引导资源的优化配置,降低市场的风险和损失。     

负荷聚合商参与调峰市场调度权综合评价模型研究

用户侧可调节负荷参与调峰市场的发展前景广阔,为保证调峰市场负荷聚合商公平竞争,建立了负荷聚合商参与日前调峰市场的调度权综合评价模型。首先针对不同负荷聚合商的响应调峰特性,基于负荷聚合商的申报信息以及历史响应情况,从技术类、经济类、社会类、自然环境类4个方面建立负荷聚合商的指标体系;然后基于熵权法和TOPSIS法构建综合评价模型,对负荷聚合商进行排序,确定不同负荷聚合商的调度权;最后对某地区负荷聚合商进行实例验证,结果表明所提方法能确定参与调峰市场的负荷聚合商类别和优先调度权。     

可调节负荷调控能力评估行业标准研究及应用

"双碳"目标下,可调节负荷作为电网新兴调节资源,制订调控能力评估行业标准具有重要工程价值。据此,提出了可调节负荷调控能力评估行业标准制订整体思路、评估原则、应用场景;构建了以"可观、可测、可调、可控"4个维度为核心的评估指标体系;建立了不同市场场景下可调节负荷调控能力评估标准;设计了可调节负荷调控能力评估整体流程。在西南电网源网荷储示范工程的应用,验证了所提评估方法有效性,对行业标准的制订打下了坚实基础。     

支撑负荷侧资源柔性调控的新型电力负荷管理系统研究

随着新能源发电占比越来越高,源、荷两侧的随机性使电网供需平衡压力持续增大、成本持续上升,依托新型电力负荷管理系统挖掘、利用需求侧灵活调节资源显得十分重要,可有效推进电网调节模式从“源随荷动”向“源网荷储互动”转变。分析了新型电力负荷管理系统建设的重要意义、建设目标、主要内容;提出了负荷侧资源柔性调控的方式,对应站-线-变做到分层分区分组;阐释了智慧能源单元的硬件要求、软件架构和多功能负荷管理开关的研究现状;最后,结合实际应用场景及适应性,提出新型电力负荷管理系统的专业能力建设要求、支持政策需求、软硬件研究方向,为负荷侧资源柔性调控参与电网友好互动提供参考。     

考虑用户调节行为多样性的空调负荷聚合商日前调度策略

空调负荷作为重要的柔性负荷资源之一,通过负荷聚合商参与电网调控,对改善夏季电网的负荷特性具有重要意义。然而聚合商通过分组控制方式无法最大化地利用空调的可调潜力,并且对用户舒适度有一定影响。从负荷聚合商的角度出发,对用户空调负荷分别采用温度设定值控制,以保持用户调节行为的多样性。在最大化挖掘负荷可调潜力的同时保证用户舒适度,提出了一种基于用户空调负荷温度控制的负荷聚合商日前调度双层优化模型。模型上层以负荷聚合商利益最大为优化目标,下层考虑用户舒适度差异以用户整体不舒适度水平最小为优化目标。采用粒子群整数规划算法进行求解获得单台空调设备设定温度的调节量。通过仿真验证表明,所提日前调度策略可以在给电网提供一定削峰能力的同时,充分挖掘空调负荷的可调潜力,保证负荷聚合商获得最大化利益并且用户舒适度水平更高。     

Power system control method using customers' energy storage systems and the verification of proposed method

Advanced energy storage systems have been widely applied to industries and are being installed at large buildings and factories to realize efficient energy usage. This paper presents a control method involving load frequency control and distribution network control (loss reduction control) using a part of customers' owned battery capacity. When 10% of total battery capacity of 100 MW in a network of 30‐GW generator capacities is used for load frequency control, a total of 1500‐MW generation units for load frequency control, at maximum, can be stopped without deterioration of power quality. In addition, when batteries are used for loss reduction in a distribution network, 2% of the loss on a summer day can be reduced. To realize both effects to their fullest, a novel integrated control algorithm is proposed and its economic effect is evaluated by numerical simulations. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 165(4): 11–20, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20704     

基于负荷分析与优化控制的微网容量配置方案

文章在进行负荷分析的基础上,采用Homer进行仿真方法,得出全年用电情况。统筹考虑当地气候条件,协调风、光、储容量优化配置,进一步提出微电网并网运行及孤岛运行的控制策略。从而提高了微电网运行的可靠性及经济性。     

储能系统参与LFC的策略优化与容量配置

由于爬坡率和响应时间的限制,常规机组提供负荷频率控制(LFC)的能力有限。选择具有快速精确功率跟踪能力的飞轮储能系统作为LFC的辅助调节手段,利用概率统计方法对LFC的需求进行定量分析,考虑飞轮储能系统和常规机组实际出力、设备投资成本与运行维护成本,提出了可维持飞轮储能系统荷电状态(SOC)在指定范围及减少常规机组出力调整的控制策略,在此基础上,构建飞轮储能系统参与LFC的容量优化配置模型,以经济性和调节效果为优化目标,寻求控制策略下飞轮储能系统容量、常规机组调节容量与控制策略参数的最优配置。仿真结果表明该方法能全面评估不同配置方案下的经济性与技术性。     

基于专家控制系统的负荷管理技术

对电力市场中以间接负荷管理为主的负荷管理技术进行了分析,并针对负荷管理复杂化的趋势,提出了基于专家控制系统的负荷管理技术。论述了引入专家控制系统的优点及可行性,并给出了用于负荷管理的专家控制系统设计框架,但专家控制系统的知识库和数据库的构建需进行大量的信息收集,规则库所涵盖的知识也需长期积累,因此该方法仍需在实践中作进一步论证。     

A power smoothing control method for a photovoltaic generation system using a water electrolyzer and its filtering characteristics

This paper proposes a novel power smoothing control method for a photovoltaic generation (PV) system using a water electrolyzer (ELY). This method realizes that the long‐period components of the PV power fluctuation are supplied to the power grid and the short‐period components of the PV power fluctuation are supplied to the ELY. The power supplied to the ELY is converted to hydrogen for fuel cell vehicles. The results of the power smoothing control method are evaluated in terms of the power in the load frequency control (LFC) band and the ability of generating hydrogen. Furthermore, filtering characteristics of the proposed method are clarified. As the result, the proposed method has reduced the power in LFC band by 83.7% compared to the PV power without the power smoothing control. The filter characteristics of the proposed method have shown that fluctuating components with periods less than 1000 seconds, in which the step voltage regulator does not perform, can be sufficiently eliminated from the PV power fluctuation components. When applying the proposed method for a PV system rated at 800 kW, the ability of generating hydrogen was about 2.30% of the hydrogen required for one hydrogen station.     

基于温控负荷的孤岛微电网建模与控制

针对风能的随机性和不确定性,在综合考虑需求侧作用机理和储能系统的协调作用下,纳入需求侧响应,建立孤岛微电网的模型。储能系统采用电压-频率控制实现孤岛微电网的电压和频率稳定,采用功率-无功功率控制实现风电机组的最大功率跟踪控制;考虑用户的选择意愿,以冰箱为例,提出一种适用于温控负荷的变参与度控制策略,协同储能系统进行孤岛微电网的功率控制。基于MATLAB/Simulink环境,建立了含有风电电源、储能系统及冰箱的孤岛微电网模型。仿真结果验证了控制策略的可行性,并在保证用户用能舒适的同时,有效减小对储能装置的容量需求。     

建立抽水蓄能电站应急响应模式的设想

提出将电网安全稳定控制系统和抽水蓄能电站联合负荷控制系统进行结合的设想,建立抽水蓄能电站应急响应控制模式,通过分析,这种模式将最大限度地发挥抽水蓄能电站对电网事故的应急响应能力,有利于提高电网的智能化水平和可靠性。     

基于半马尔可夫控制过程的智能电网最优储能控制

针对具有多种类型业务需求的智能电网储能控制问题,在考虑业务需求和用户行为的随机分布特性,以及储能设备的充放电特性的基础上,建立了基于半马尔可夫控制过程的系统分析模型和策略优化框架。在此基础上,以电网运行的长期平均代价最小为目标,结合性能势基于样本轨道的估计,提出一种基于仿真的策略迭代优化算法。该算法有效缓解了系统大状态空间导致的维数灾问题,具有较快的收敛速度和良好的应用效果。仿真结果验证了该方法的有效性。     

电力辅助服务市场下的用户侧广义储能控制策略

负荷聚合商通过整合零散的用户侧资源,可以为系统提供优质的辅助服务,并从中获取收益。然而,用户侧资源响应的不确定性将影响负荷聚合商的服务质量和市场收益。针对这一问题,文中将具有一定调节能力的负荷资源作为虚拟储能,并将其与狭义储能相结合,建立用户侧广义储能的不确定性响应模型。进而提出狭义储能优先响应和虚拟储能优先响应2种负荷聚合商控制策略,并探讨其优缺点。最后,建立2种控制策略下负荷聚合商参与电力辅助服务的市场收益模型,采用美国PJM市场数据进行仿真计算。结果表明,通过配置相对少量的狭义储能设备,并采取虚拟储能优先响应的控制策略,负荷聚合商可以获取可观的经济回报。     

含虚拟储能直流微电网的储荷协调控制技术

利用负荷的可控能力模拟储能设备的能量调节特性,可成为负荷侧提高系统运行能力的可行方案。首先,建立了可控负荷的旋转动能与直流电容储能元件的充放电能量之间的转换关系,阐述了源于可控负荷的虚拟储能的定义;其次,考虑负荷收益和蓄电池寿命损耗,建立了直流微电网的经济性评价模型,分析了虚拟电容值与系统总收益的关系;然后,综合分析了可控负荷调速过程的经济损失和虚拟储能控制过程中的储能折损收益,利用粒子群优化算法求解经济模型,为虚拟电容值提供计算依据,并提出了含虚拟储能的直流微电网储荷协调控制技术;最后,基于典型算例计算不同时段的虚拟电容值,通过对比投入虚拟储能前、后的经济性收益,验证了所提储荷协调控制技术不但能提高系统的功率调节能力,而且可以提高直流微电网的运行经济性。