面向电网削峰的商业楼宇空调负荷调控实证研究

伴随各类空调的广泛应用,空调负荷快速增长,已占夏季尖峰负荷的30%以上,电网峰谷差进一步拉大,加剧了电网高峰负荷供应缺口,影响电网的安全稳定运行。基于商业楼宇空调负荷具有较大可控性,开展了面向电网削峰的商业楼宇空调负荷调控实证研究,验证商业楼宇空调负荷调控技术实现电网削峰的可行性及其效果,为规模化推广空调负荷调控储备必要的技术和经验。     

空调负荷实现电网有序削峰的实证研究

当前空调负荷已经成为电网的重要负荷。空调负荷的急剧增长已成为季节性电力紧张的最主要原因,尤其在夏季,空调负荷已占尖峰负荷的30%~40%,加剧了电网高峰负荷供应缺口,影响电网的安全稳定运行。然而,目前空调负荷大多缺乏合理的调控,如果能够挖掘集群空调的整体调控效益,将为电网的有序削峰提供强大的保证。本文开展了面向电网有序削峰的空调负荷调控实证研究,给出了空调负荷的建设改造方案和调控软件设计方案,提出了空调负荷多种调控策略,比较和论证了不同调控策略下集群空调负荷实现电网有序削峰的可行性及其效果。     

基于队列分析的改进空调负荷控制策略及其评估

空调负荷作为电网中的重要负荷,占据了负荷高峰需求中的较大比重。由于具有能够将电能转化为热(冷)能储存在室内的特性,空调负荷在电网中的需求响应能力得到了发挥。通过分析传统空调控制策略的状态队列变化,考虑用户舒适性,计算了极限停机时间,在此基础上提出了一种对空调负荷按组进行控制的策略,降低了控制中心在空调数量较多的情况下处理温度设定数据的压力。在处理“二次峰荷”时,基于分时段改变温度区间长度的方式,进一步降低了负荷恢复时的波动峰值。最后,提出了空调控制评估指标和方法,算例仿真验证了本文改进策略具有较好的削峰能力、较小的反弹负荷波动和较少的温度设定值计算。     

针对空调聚合负荷的作用时段差别化尖峰电价机制设计

尖峰负荷的持续增长威胁了电网的安全稳定运行,而空调负荷是尖峰负荷的重要组成部分。空调负荷的能量存储及转化的特性已经使其成为最有需求响应潜力的负荷,通过合理的激励与控制,可以在不影响或者少影响用户的前提下削减尖峰负荷以维持电力供需平衡。利用消费者心理学理论描述电价与空调设定温度调整值之间的关系,利用空调负荷的等效热参数理论模型预估空调负荷运行基线,设计了针对空调聚合负荷的作用时段差别化尖峰电价机制。仿真算例首先对比了优化得出的作用时段差别化尖峰电价与传统尖峰电价的作用效果,证明了所提出优化模型的可行性;然后分析了不同的用户组成对作用时段差别化尖峰电价制定的影响,为作用时段差别化尖峰电价的实施提供参考依据。     

考虑用户舒适度的多样化负荷控制策略

随着人民生活质量的不断提升,空调等分散式居民负荷在短时负荷尖峰中占据比重越来越大,已严重危害电网平稳安全运行。因此,选取空调、电热水器与照明负荷等居民侧柔性资源,采用蒙特卡洛法模拟其聚类特性,分析多种柔性资源的控制方法与可调度潜力,提出了考虑用户舒适度的多样化负荷削峰避峰协调控制策略,促进用户侧资源参与网荷互动,提高电网运行的可靠性。通过算例对策略控制效果进行分析,结果表明综合多样化负荷的调控策略能够在保证用户舒适度的同时,完成削峰任务,并具备良好的调峰波形。     

基于温控负荷电价响应的配用电交互影响分析

售电市场开放条件下,实施基于电价的需求响应(demand response,DR)有利于充分调动用户的积极性,使其主动参与到负荷调控中去,实现电力系统的削峰填谷,保证其安全经济运行。文章以居民空调为研究对象,首先建立了居民空调负荷的数学模型,分析了其单体和聚合负荷的响应特性;在此基础上,引入基于实时电价(real-time pricing,RTP)的线性化居民空调交互式需求响应控制策略,实现对单台空调的控制。为了量化交互式需求响应策略对用户侧和电网侧的影响,提出了温度越限时间百分比、高峰时段负荷削减比、高峰时段馈线注入有功功率削减比、高峰时段网损削减比这4个指标。仿真结果表明,在不影响空调用户舒适度的前提下,基于实时电价的线性化居民空调交互式需求响应策略能有效实现削峰的作用,减少馈线有功功率注入和系统网络损耗。     

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。     

兼顾降负荷和反弹抑制的负荷聚合商下空调集群调控策略

负荷聚合商下的空调负荷是一种削峰潜力大的需求响应资源,但在短时削峰后,用户的设定温度调回行为会造成较大的负荷值和负荷反弹。为解决该问题,对负荷聚合商下的空调集群提出了3个负荷反弹指标,即空调集群室内温度均值、方差以及空调开启台数。这3个指标将用于制定兼顾降负荷和反弹抑制的聚合商空调集群调控策略,其中包含需求响应策略和设定温度调回策略。需求响应策略可在抑制空调集群负荷反弹的同时充分发挥其降负荷潜力;设定温度调回策略可在抑制空调集群室内温度调回后负荷反弹的同时,最小化空调集群进行设定温度调回的功率。本文策略弥补了当前空调调控策略研究的不足。     

基于用电采集数据的需求响应削峰潜力评估方法

目前,电网规划按规划年最大负荷场景对电网网架进行规划设计。需求侧响应能达到削减年度尖峰负荷的效果,对电网规划产生影响。文章提出了一种基于用电采集数据的需求响应削峰潜力评估方法。首先,利用统计分析确定峰荷时段。其次,提出利用K-means聚类算法,以日负荷率、日峰谷差率、峰期负荷率、平期负荷率、谷期负荷率5个关键指标,对单一负荷进行降维聚类分析,从而确定适用于评估需求响应能力的用户典型日负荷曲线。在此基础上,综合考虑负荷所在行业的需求响应降负荷率和负荷峰谷差,量化评估负荷的削峰潜力。最后,根据拓扑结构,通过逐层叠加计算总需求响应的潜力及对峰值负荷的总影响。此文提出的方法可以帮助电网规划人员有效量化需求响应对系统峰荷的影响潜力,从而在规划时能考虑需求响应的影响,制定合理的未来电网投资方案。     

考虑温度再设的暖通空调电力需求响应策略研究

近年来,空调负荷的急剧增长已经成为季节性电力紧张的最主要原因,利用空调需求响应策略,调整空调负荷对于实现电网削峰填谷有重要意义。以风机盘管加新风形式的空调系统为对象,建立其TRNSYS仿真模型,基于分时电价政策,针对温度再设需求响应策略进行研究,采用再次设定制冷区域温度和热舒适指标两种策略,对比其在需求响应期间的峰值负荷削减量和整体系统运行的费用。结果表明基于温度再设的需求响应策略峰期负荷转移率约为30.3％,基于热舒适指标控制的需求响应策略的峰期负荷转移率约为22.7％,然而,这两种策略并不能节省电费,因此,除了分时电价的优惠政策外还需要给予相应的激励措施。