多随机因素下含可中断负荷的电力系统优化调度模型与求解方法研究

电力系统中存在大量的随机因素,为保障系统安全稳定运行,需留有一定备用容量。可中断负荷是一种基于激励的需求响应资源,在系统负荷高峰或发生故障时可中断部分负荷,保障系统安全稳定运行。基于机会约束规划,综合考虑了机组故障、线路故障、负荷预测误差及可中断负荷违约等随机因素,以系统运行成本最小为目标函数,构建了含可中断负荷的优化模型。通过蒙特卡罗模拟,把机会约束模型转化为期望值模型,实现模型从不确定性向确定性的转化,并采用拉格朗日松弛法对确定性模型求解。在算例分析中验证了模型的有效性,并重点分析了线路故障、可中断负荷违约及场景数量对优化结果的影响。     

基于风险评估和机会约束的不确定性可中断负荷优化调度

用户响应的不确定性使得电力公司调用可中断负荷的总成本存在不确定性,还会面临负荷削减不足或过多的风险。对可中断负荷项目中的不确定性进行分析,提出基于风险评估和机会约束的不确定性可中断负荷优化决策方法,在目标函数中同时考虑固定补偿成本和不确定性成本,更为合理地反映调用可中断负荷资源的总成本,在约束条件中采用置信水平来衡量削减需求约束的满足情况。算例分析表明所提方法不仅可以考虑对可中断用户的补偿价格,还能考虑惩罚价格和用户响应可靠程度的影响,并促使用户提高响应可靠程度,降低调用可中断负荷的总成本。     

计及反弹负荷平抑的空调集群直接负荷控制研究

针对传统模型对需求响应的直接负荷控制过程中,对用户空调负荷自主退出问题以及控制结束后的负荷反弹现象考虑不足等问题,研究了直接负荷控制项目的实施过程,分析了导致用户退出直接负荷控制的因素,并以负荷反弹为切入点,给出负荷削减需求结束后允许用户在一定时间内继续受控的直接负荷控制(direct load control,DLC)长控方案,并建立以需求侧实际负荷削减量与需求偏差最小为目标的直接负荷控制调度和以机组经济性为目标的供需双方协同优化调度模型.算例仿真结果表明,所提控制方案能在满足需求响应实施方的负荷削减要求、提高机组调度能力的同时有效平抑反弹负荷.     

考虑柔性负荷调峰的联合管理模型研究

根据＂削峰填谷＂的思想建立了利用柔性负荷调峰管理模型。通过中断管理和激励机制,把白天高峰用电量转移夜间低谷时段,降低电网峰谷差,减轻电网运行压力。根据柔性负荷的特性,将用于调峰的响应负荷分为激励负荷和中断负荷两部分,以总收益最大为优化目标,将能量平衡、中断特性和电价变化纳入约束,给出了柔性负荷24 h内调峰问题的求解方法。以某地实际负荷为例,利用粒子群优化算法对模型进行求解,算例仿真证明了该模型的正确性。结果表明所提出的方法可有效提高电网调峰能力,并具有良好的经济效益。     

应用需求响应优化电力高峰负荷管理

介绍了需求响应的基本概念、类型和实施方式，以及国外实施的电力需求响应计划、可中断负荷计划及其实现削峰填谷的效果，指出由于我国部分地区的峰谷差大，高峰电力供应能力不足，电力短缺呈现时段性，完全可以借鉴国外的成功做法，根据实际情况有计划、有步骤的推行需求响应，从而优化对电力高峰负荷的管理，达到削峰填谷的效果。     

可中断负荷管理及其用户响应问题研究

可中断负荷管理可以引导用户在峰期时理性地处理负荷中断问题,并可以减少或者推迟调峰发电容量的建设。为此,分析了可中断负荷合同的机理,并针对实施可中断负荷管理过程中存在的问题,对可中断负荷管理中的用户响应进行分析,建立了用户响应的模型,通过解相应的用户响应模型可以解决可中断负荷管理中的存在问题。     

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.     

计及不确定性需求响应的日前调度计划模型

为增强需求侧资源参与日前调度计划的效果,针对不同类型需求侧资源的响应机理进行精细化描述,分别构建了分时电价(time-of-use,TOU)的不确定响应机理模型和考虑时间响应特性的可中断负荷(interruptible load,IL)机理模型。考虑不确定性的影响,采用模糊参量对TOU实施背景下的日前负荷进行拟合,并将IL作为虚拟机组融入日前调度计划,由此构建基于模糊机会约束的日前调度计划模型。根据不确定规划理论将可信性机会约束转化为清晰等价类,结合混合整数规划方法进行求解。通过算例分析了TOU和IL在日前调度计划编制中发挥的效果,并验证了用户响应不确定性对日前调度计划的影响。     

电力市场高峰时段可中断负荷优化购买模型

可中断负荷是需求侧参与初期电力市场运行的主要方式.文中探讨了电力市场初期实施可中断负荷管理的市场运作方法,提出一种与高峰有功调度相结合的购买可中断负荷的优化模型,模型以网损最小为目标,不仅考虑可中断负荷自身特性对购买方案的影响,还考虑了不同地理位置的负荷中断对网损的影响,模型采用排队法求解.通过IEEE30节点算例表明,所建模型能够适应电力市场初期可中断负荷参与电网高峰调度的需要.     

大规模空调负荷聚合建模及跟踪控制方案研究

需求响应技术可以削峰填谷,提高能源利用效率,提升电力系统稳定性。直接负荷控制通过直接控制用电负荷使得需求侧负荷变成可调用资源,是实施基于激励的需求响应的一种有效方法,实现相对容易。空调用电量大,储热、储冷能力较好,将空调在高峰时段的用电量转移到低谷时段,对用户的影响小。因此,空调能够影响总负荷曲线的峰谷差异,是重要的需求响应资源。基于此,建立了空调的热力学模型,提出了基于蒙特卡洛方法建立大规模空调负荷聚合模型,并研究了实施直接负荷控制的空调负荷跟踪控制方案,讨论了空调负荷参与需求响应的负荷削减潜力。根据负荷调峰的需求计算控制空调温度或开、关状态的参考信号,然后采用自适应爬坡控制方法,跟踪参考信号的实施情况。仿真结果表明,通过跟踪参考信号来实施空调负荷的直接负荷控制可以依据需求有效削减负荷。     

基于模糊动态规划的直接负荷控制策略研究

随着社会经济发展，电子负荷形状随之发生显著变化，具体表现为负荷率不断下降，高峰负荷持续增大，负荷峰谷差进一步拉大，为些采取负荷管理手段进行负荷控制迫在眉睫。直接负荷控制（DLC）作为简单实用的负荷管理手段，受到广泛关注。结合直接负荷控制的控制策略特点，提出利用模糊动态规划（FDP）原理进行负荷控制，从电子部门、电子系统和用户三方各自效益考虑需采取直接负荷控制的最佳策略，经分析可知采取适当的控制策略能使系统各参与方效益最优。     

计及负荷储能特性的微网荷储协调联络线功率波动平抑策略

以微网整体参与市场交易为背景,计及直接控制负荷的储能特性,提出采用电池储能和直接负荷控制(DLC)协调的微网联络线功率波动平抑策略。将DLC视为储能资源的调控行为,建立基于负荷储能特性的DLC模型。在此基础上,以经济效益最大为目标,考虑DLC作用,基于两阶段随机规划优化微网短期交易行为。以经济性和不影响用户用能体验为原则,提出考虑负荷运行状态的微网联络线功率波动完全平抑方案。最后,通过仿真算例验证了所提策略的有效性。     

分散式电采暖负荷协同优化运行策略

分散式的电采暖负荷是一种典型的热储能设备,功率较大,电能产出的热量具有滞后性和存储性,现有运行方式单一且仅针对单个设备,无法实现区域范围内电采暖负荷的协同优化。针对上述问题,文中首先提出了智能电暖网络的概念、架构以及衡量该网络运行效果的优化指标。其次,提出了智能电暖网络的确定性优化运行模型,该模型首先在保证最大功率限制的约束下,求解可达到的最大舒适度;再将最大的舒适度作为约束,寻求使运行电费最小化的运行策略。进而,在等效热参数模型的基础上引入温度波动不确定量,构建了确定性模型对应的鲁棒优化模型。算例分析表明,相比现有的实时温控策略,确定性优化策略可有效控制尖峰负荷,明显提高温度效用,降低运行电费;鲁棒优化策略比确定性优化策略更好地保证了用户舒适度,但运行电费略有升高。所提优化策略充分响应峰谷电价,在实现经济运行的同时,可以间接响应电网削峰填谷。     

Fuzzy logic-based direct load control of air conditioning loads considering nodal reliability characteristics in restructured power systems

A fuzzy logic-based direct load control (DLC) scheme of large air conditioning loads (ACL), which considers the reliability characteristics of nodes where the ACL are connected, is proposed for restructured power systems. Transmission system reliability is integrated into the determination procedure of the DLC scheme of ACL using nodal reliability indices. Fuzzy dynamic programming (FDP) is utilized to determine the optimal DLC scheme of ACL which can achieve a good tradeoff among peak load shaving, system operating cost reduction and system reliability improvement. The IEEE reliability test system (RTS) is used to illustrate the proposed technique.     

考虑分布式煤改电负荷接入的配电网运行调度控制策略研究

大规模的煤改电用负荷的投入对本身薄弱的配电网造成较大的负担。高峰时期用户使用电供暖设备数量持续增加、使用时长逐渐延长,造成局部台区、线路重载及过载运行,给吐鲁番电网安全稳定运行带来了威胁。在考虑“煤改电”负荷接入配电网的网架下,首先,通过调研吐鲁番“煤改电”工程接入模式和设备种类,建立“煤改电”标准化配置模式及产品分类统计;然后,基于电路模拟的等效热参数模型建立运行典型电供暖配置模式下的运行机理模型,研究直接负荷控制技术进行“煤改电”负荷控制。选取吐鲁番市完成“煤改电”工程改造的台区重过载运行进行实例分析,调度控制策略成功将变压器运行在安全边界以内,且不影响用户采暖的热舒适度。     

中央空调降负荷潜力建模及影响因素分析

空调负荷由于其热惯性,负荷聚合商可在较小影响用户舒适度的前提下,通过需求侧管理手段对其实施有效管理,降低电网高峰负荷。而中央空调相对于传统分体式空调具有控制手段灵活、可控性强、单体功率大等特点,其参与需求响应项目潜力巨大。文中建立了基于直接负荷控制的中央空调集群降负荷潜力模型和指定降负荷容量下中央空调集群运行方式的求解模型。通过仿真算例定量分析了需求响应事件中室内温度设定范围、需求响应事件持续时间、预制冷方式下提前通知时长、需求响应事件前后负荷增长幅度以及室外温度这5个方面的因素对中央空调集群的降负荷潜力的影响规律,为负荷聚合商将中央空调负荷纳入电网调度提供了理论依据。     

极值负荷及其出现时刻的概率化预测

极值负荷的幅值与出现时刻是决定调度运行计划的重要依据,而其预测精度往往不尽如人意。实现概率化的预测,是规避极值负荷预测不准确所带来的风险的有效途径。以最高负荷为例,深入剖析了极值负荷的多峰特性,分析了幅值与出现时刻的统计规律,建立了日落时刻与晚高峰出现时间之间的回归模型;基于日间极值负荷增量的分类统计,预测下一天的各个子高峰幅值的概率分布（probabilistic density function,PDF）,运用序列运算理论计算日最高负荷幅值的概率分布,最终根据全概率公式,实现了日最高负荷出现时刻的概率性预测方法。中国北方某城市的实际预测表明,所提出的概率化预测方法可以有效地解决极值负荷预测问题。     

基于信息间隙决策理论的电网负荷恢复鲁棒优化

停电电网的恢复过程中,负荷恢复的不确定性可能影响电网恢复过程的安全,需要在负荷恢复中考虑负荷的不确定性。考虑到准确的负荷不确定性分布模型难以获取,文中提出了基于信息间隙决策理论(IGDT)的电网负荷恢复鲁棒优化方法,使负荷恢复方案在负荷波动范围内均能满足要求,而无需已知负荷的不确定性分布。首先,基于IGDT,将确定性负荷恢复优化模型转变为在负荷波动范围内均能达到最低恢复要求的鲁棒优化模型,同时综合考虑负荷恢复过程中的负荷最大恢复量、单次最大投入量、电网潮流等约束条件,再利用人工蜂群算法对优化模型进行求解,最后以新英格兰系统和江苏系统为例验证了所提方法的有效性。     

基于预测误差分布特性统计分析的概率性短期负荷预测

现有短期负荷预测方法一般只能给出确定性负荷预测结果,难以满足电力市场中不确定性风险分析决策的要求。文中提出了一种基于负荷预测误差特性的统计分析的概率性预测方法。该方法首先从时段与负荷水平2个联合维度上建立了对预测误差分布规律进行统计分析的模型,并提出了检验该统计规律有效性的原则和方法;将验证后的预测误差统计分布规律与确定性的负荷预测结果相结合,即可得到概率性的负荷预测结果。基于该结果,还能求取某一置信水平下的预测负荷曲线的包络线。结合实际电网数据验证了所提出方法的有效性和实用性,为概率性短期负荷预测提供了一条可行的新思路。