A demand response based solution for LMP management in power markets

In recent years, most of the countries around the world have gone through the power system restructuring process. Along with this restructuring in power market there are some issues like LMP problems that need to be solved base on demand response. In this article, demand-side management (DSM) programs have been effective to address LMPs in the market and system operators experience throughout their day-to-day activities. In particularly, these programs can help independent system operator (ISO) to reduce price volatility during peak demand hours. For achieving this purpose, a multi-objective optimal power flow is proposed to study the impact of a model for a demand response program on price spikes. Actually a new framework using demand response program was presented for price spikes reduction. As a case study for the formulation, the IEEE 9-bus, load curve of Mid-Atlantic region of the New York network is used to compare local prices in the system with and without emergency demand response program (EDRP). The study results demonstrate the effectiveness of these programs in an electricity market and showing them as appropriate tools in managing the LMPs of the power market more efficiently.     

基于负荷调节能力模型的实时需求响应理论

需求响应在协助维持电力系统稳定性、提高可再生能源消纳能力、降低电力系统峰谷差、延缓电网建设投资等方面发挥重要的作用,基于实时电价的实时需求响应更是把需求响应从实时性、最优性上推到了一个新的高度。从分析准实时电价存在问题出发,提出了实时电价的基本特征,从而提出一种新的需求响应形式:实时需求响应。具体算法上,以单设备潜力聚合法负荷调节能力模型为基础,建立完整的实时需求响应数学模型,明确其求解和效益评估过程,通过用例分析,不仅验证了实时需求响应模型的有效性,还验证了该模型适合实时电价的实时快速计算。     

智能电网下需求响应热点问题探讨

利用价格信号与激励机制的需求响应项目可以为智能电网及电力市场运行构建可靠、高效与稳健的反馈机制。随着电力市场改革的不断深入以及智能电网的兴起,已有多个国家建立了基于市场化运作的需求响应项目。建立了适应智能电网及电力市场发展的需求响应理论与应用体系。对智能电网下需求响应理论及其应用层面进行了探索性研究,重点针对需求响应相关的项目决策、风险管理等热点问题进行了探讨,从多角度阐述了需求响应在提高系统安全性、可靠性与经济性等方面的作用。结果表明,智能电网下的新型需求响应项目可以进一步提升用户响应能力,为保障系统安全经济运行提供更有效支撑。     

价格型需求侧响应在美国的应用

电力需求侧响应就是运用系统可靠性程序或基于市场的价格去影响需求的时间和水平。按照需求侧所面对的响应信号性质不同,需求侧响应可分为激励型需求侧响应和价格型需求侧响应。目前美国是世界上实施需求侧响应项目最多,种类最齐全的国家。对美国在价格型需求侧响应,包括分时电价、实时电价和关键峰荷电价的项目设计和实施情况做一个全景介绍,以对我国相关工作的开展提供借鉴和参照。     

计及随机小扰动影响下的多机系统稳定性分析

随着风力、太阳能等可再生能源发电的大规模并网,系统中的随机因素不断增多,传统的确定型线性化稳定性分析方法急需得到改善。采用含随机扰动项的非线性系统模型分析多机电力系统在随机扰动下的随机稳定性,利用It赞随机微分方程的相关理论分析了多机系统功角和角速度在Gauss随机小扰动下的均值稳定性和均方稳定性,并在MATLAB/Simulink中分别对4机11节点系统和16机68节点系统进行了仿真计算,通过对系统在随机小扰动下的响应曲线进行分析,验证了理论证明的正确性。     

需求响应参与系统调峰研究综述

由于我国电力供需矛盾和系统负荷峰谷差逐渐加大,需求响应措施在需求侧管理中得到广泛地应用。通过采用价格和激励措施,电力部门引导用户改善用电负荷,达到调峰的效果。以需求响应调峰可行性、优化模型以及评估方法为立足点,对需求响应参与系统调峰研究进行综述。首先,分析了用户的调峰特性。接着讨论了电价制定方法以及电价参与调峰的优化模型建立。然后概述了激励和电价联合参与调峰及需求侧资源参与系统长期调峰,并介绍了需求响应调峰效果的评估方法。最后,结合需求侧管理和智能电网的发展要求,对需求响应参与系统调峰的研究方向进行展望。     

基于模糊激励型需求响应的微电网两阶段优化调度模型

针对微电网中风电和负荷不确定性，提出一种基于价格型需求响应（price-based demand response，PBDR）的日前负荷调度和基于激励型需求响应（incentive-based demand response，IBDR）的实时负荷调度的两阶段优化调度模型。在日前阶段，根据用户需求对电价的响应，引入需求价格弹性建立了用户响应模型；在实时调度阶段，为了挖掘不同用户参与需求响应的积极性，利用模糊工具求出不同用户的动态激励方案，提高需求响应项目的参与度。算例分析结果表明，两阶段调度模型相较于只采用日前价格型需求响应提高了风电消纳能力，增加了电网和用户的经济效益；而较于只采用实时激励型需求响应增强了削峰填谷作用，提高系统运行的平稳性。同时动态激励价格比固定式激励价格使负荷曲线峰谷差更小，进一步减少了弃风量。     

重视技术进步加强现代化管理——前进中的华东电力调度局

介绍了近年来华东电力调度局在技术进步和现代化管理方面所取得的主要成绩,包括ＥＭＳ能量管理系统、电量计费系统、ＭＩＳ系统、ＤＴＳ调度模拟培训机、故障录波器信息集中处理系统、华东电力系统数据网、继保整定计算综合程序及ＰＳＳ／Ｅ程序等。     

Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究

分析了Boost变换器带恒功率负载的特性，推导出系统传递函数并得到系统稳定运行条件。采用状态反馈精确线性化技术对系统进行控制。根据Boost变换器带恒功率负载的特点，将最优跟踪技术应用于精确线性化控制中，得到系统非线性控制律。用SABER软件对得到的控制律进行了仿真。仿真结果表明：精确反馈线性化结合最优跟踪可以对Boost变换器带恒功率负载系统进行有效的控制，使系统具有理想的稳态特性和动态响应，在电源及负载大范围变化时，保证系统的稳定运行，满足不同类型负载的要求，具有大信号稳定特性。     

考虑周期特性的电力市场稳定性分析

研究了电力市场的稳定性问题。并根据电力市场的物理特性，在模型中考虑了电能供需的同时性、市场需求的周期性以及市场中非连续的投标竞价方式，将市场稳定问题转化为一个非线性、非自治的周期差分系统的稳定问题。为了研究市场的稳定条件，证明了差分系统收敛于唯一有界周期解的条件，并据此提出了系统最终收敛边界的估计公式。基于文中提出的模型和引理，给出了电力市场稳定的一个充分条件以及电价最终收敛边界的估计公式，并以算例仿真验证了其结论的正确性。     

考虑多控制环耦合的并网逆变器非线性建模及仿真分析

随着新能源发电技术的快速发展和电力电子化设备的规模化应用,电力电子化已成为新型电力系统的重要发展趋势。并网逆变器作为新能源接入电网的重要接口,其暂态稳定性对电力系统的稳定可靠运行尤为重要。并网逆变器具有多控制环耦合与强非线性的特征,因此建立其非线性数学模型是分析其暂态稳定性的重要基础。然而,已有的研究大多是基于小信号建模或只考虑单一控制环节的简化非线性建模,不能完全表征并网逆变器在大扰动条件下的暂态响应。因此,充分考虑并网逆变器多控制环耦合特性,建立其全阶非线性暂态模型,包含功率下垂控制环、锁相环,电压电流双闭环控制。为了便于模型应用,采用奇异摄动法推导了非线性降阶模型。利用Matlab/Simulink时域仿真和RT-Lab实时仿真,验证了全阶模型和降阶模型在小扰动和大扰动下的准确性。在非线性降阶模型的基础上进行线性化,并利用小信号方法分析了系统参数对稳定性的影响。所建立的并网逆变器非线性暂态模型具有较高的模型精度和实用性,可为电力电子化电力系统的暂态稳定性分析提供数学模型基础。     

计及供电方收益的分时电价优化

峰谷分时电价是电力需求侧管理的一个重要手段。基于利益驱动,用户对变化的电价作出响应,自动地调整用电时间和用电量,从而实现负荷曲线的削峰填谷,达到延缓投资、提高电网运行稳定和经济性的目的。以峰谷差最小为目标、用户利益和供电方合理利润等为约束,以负荷转移率模拟电价响应行为,建立了分时电价优化模型。模型求解采用遗传算法。最后,通过算例分析分时电价下的用户响应效果,验证了模型及方法的有效性,并分析了不同的时段划分对用户响应的影响。     

计及差异化需求响应的微电网源荷储协调优化调度

为应对微电网中源荷匹配性较差及弃风弃光的问题,计及需求响应对微电网源荷储协调优化调度进行研究。为了更准确地体现实际需求响应的特点,根据电量价格响应弹性的非线性特点和不同类型负荷响应弹性的差异性,提出基于指数变化的差异化需求响应机制;建立以系统运行成本最低为目标的微电网源荷储协调优化调度模型;通过引入多核并行运行环境和双策略微分进化变异机制构造并行双策略微分进化算法,该算法兼顾寻优深度和寻优速度,实现了对模型的高效求解。算例结果表明,所提方法能够有效改善源荷两侧的匹配度以实现削峰填谷,并能提升系统风光消纳量以及节约运行成本。     

面向配电网弹性提升的需求响应优化配置策略

社会和经济的发展对电力系统供电质量提出更高的要求,尤其是与用户相连的配电网易受扰动影响,需加强其供能弹性。随着智能电网技术的发展,通过优化资源配置、灵活调度需求响应资源,可以提高电网供能弹性。采用基于力学映射模型的多阶段弹性评估模型量化需求响应的优化配置对配电网弹性的提升效果,并通过遗传算法求解该非线性优化问题。最后,以IEEE 33节点系统为例验证该模型在需求响应配置问题中的合理性和有效性,并分析优化配置方案对配电网弹性的提升效果。     

提高微网光伏消纳率的价格激励需求响应分层优化方法

在光伏装机比例较高的微网中存在光伏的消纳问题,对负荷的合理调整有助于提高光伏的就地消纳能力,而价格激励需求响应是调整负荷的有效手段。基于分时电价模式下的价格激励需求响应机制,提出了通过优化电价以调节负荷进而提升微网光伏消纳率的方法。在分析了模型的多元非线性性质的基础上,有针对性地建立了兼顾发电经济性与光伏消纳率指标的多层优化模型,并通过改进模拟退火算法与混合整数规划算法进行分层迭代求解,最终实现了光伏消纳能力的提升。算例结果表明,该方法可在不增加需求侧负担的前提下有效提高微网中的光伏消纳率,并提升微网运行的整体经济性。     

基于结构保留模型的静止无功补偿器鲁棒非线性控制

采用Hamilton函数方法研究了静止无功补偿器(SVC)的鲁棒非线性控制问题。首先基于系统网络结构特点,建立了包含SVC、恒功率负荷和有界外部扰动的电力系统的结构保留不确定非线性控制数学模型,然后通过坐标变换和预置状态反馈控制完成了系统的耗散Hamilton实现。最后,基于该耗散实现设计了鲁棒控制器,并分析了闭环系统的渐近稳定性。由于充分利用了系统的内在耗散结构特性,所设计的鲁棒控制器物理意义明确,易于实现。与常规PID控制器的仿真比较表明,该鲁棒控制器作用下系统的超调量小、响应速度快,能有效抑制外部干扰对系统暂态稳定性的影响,有效提高了系统的动态性能。     

基于用户响应下的分时电价优化设计模型与方法

从配电公司的自身利益出发提出了一个考虑购电成本、需求响应以及其它因素的分时电价定价模型,并针对购电商是否具有市场力两种情况分别进行了分析。论述了该模型本质上属于非线性规划问题并探讨了其求解过程。最后将该模型应用于某简单算例进行仿真计算,结果表明如果用户对分时电价具有较强的响应度,则在峰谷电价差较小时也可以实现用户与电力企业共同获利的目的。     

基于实时电价的产消者综合响应模型

产消者作为新兴的特殊电力消费者,拥有电力供给和消费的双重角色,具有较强参与实时市场的响应潜力。为提高分布式发电利用率和用户供用电收益,提出基于实时电价的产消者的多阶段综合响应模型。前期优化阶段,综合考虑用户用电经济性、舒适度和电价激励作用,提出用户最优小时需求出价模型;以用户供电收益最大为目标,考虑储能容量和功率约束、储能闭锁和动作死区等因素,提出用户最优小时供给报价模型。出清响应阶段,基于实时电价,结合用户最优小时供需出报价信息,提出用户可控负荷需求响应和分布式发电—储能系统供给响应交替的综合响应模型。算例分析表明,所提综合响应方法能及时响应实时电价的波动,不仅灵活削减和转移了用户在电价高峰区的负荷,而且实现了分布式发电供给从低电价区域向高电价区域的转移,提高产消者供用电的经济性。     

批发竞争市场可中断负荷定价分析

电力市场过渡期,批发竞争模式需求侧没有足够的需求弹性,峰荷时价格尖峰不可避免,因此,市场鼓励用户报可中断负荷(IL)价格,改善系统供需平衡,限制价格上涨,同时提高系统可靠性.用户是否接受IL措施,主要取决于IL价格的激励或补偿程度.但对IL定价方法应用经济学分析后,认为过分强调对IL的激励与补偿,从长期看并不利于市场的公平与效率.     

电网频率扰动下并网变换器系统暂态稳定性分析

在弱电网条件下,锁相环固有的非线性特性会对电网扰动条件下并网变换器系统的暂态稳定性产生影响.针对并网逆变器系统中电网频率扰动工况,建立了锁相环输出相角的二阶微分方程.基于非线性动力学多尺度法对模型进行了时域解析求解,并量化分析了电网扰动对锁相环输出相角的影响,进一步给出了暂态稳定边界.针对电网频率、电流以及电网阻抗扰动工况,将所建模型的解析解与其数值解、仿真结果进行了对比,并与传统相图分析方法进行了比较,验证了所提出的锁相环暂态解析模型与解析方法的正确性.通过实验进一步验证了暂态稳定边界的有效性.