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。     

楼宇中央空调柔性调控参与电网调峰实证研究

近年来,不断攀升的空调负荷成为第三产业和居民用电量增长、季节性峰谷差拉大的主因,将楼宇中央空调进行柔性调控纳入电网调峰体系,有利于改善电网负荷特性、促进电网安全稳定经济运行。首先,提出了楼宇空调负荷参与电网调峰的总体架构,设计了支撑参与电网调峰的楼宇典型系统改造及部署方案;其次,从中央空调系统本体出发梳理了中央空调柔性调控策略包,并对其调峰效果进行了量化分析;接着,建立了满足舒适度及调峰需求的中央空调柔性调控优化决策模型;最后,通过江苏省非工空调调控应用实证,验证了楼宇中央空调柔性调控优化策略的有效性。     

计及规模化空调热平衡惯性的电力负荷日前削峰策略

目前,城市空调负荷的集中使用已成为我国夏季电网负荷峰谷差增大的重要原因。因此,挖掘用电高峰时段大规模空调负荷的调峰潜力,并采用合理的调控方式削减空调负荷高峰用电,对改善我国夏季电网负荷特性和实现电网安全、稳定、经济的运行具有重要意义。提出了规模化公共楼宇中央空调负荷统一参与电网日前削峰的组合调控模型。首次建立了公共楼宇中央空调系统的等效热参数模型,并分别阐述了考虑制冷机运行效率的公共楼宇非蓄冷式和蓄冷式中央空调系统降负荷控制策略。对南京市某综合区内的16栋公共楼宇中央空调系统进行了算例研究。仿真结果表明:在调峰时段内,公共楼宇中央空调系统总负荷能够很好地跟随电网调度指令,同时区域电网负荷得到了有效削减。     

面向电网调峰辅助服务的空调负荷调控策略及其虚拟机组建模

随着我国经济结构的调整,不断攀升的空调负荷成为第三产业和居民用电量增长、电网峰谷差拉大和负荷特性恶化的主因,同时随着电力能源的清洁发展,将空调负荷调控纳入电网调峰辅助服务,有利于改善电网负荷特性、促进电网安全稳定经济运行。文章首先基于已有空调负荷基本模型,从中央空调功耗特性出发,构建了中央空调调控策略及其定量决策模型;接着,基于中央空调调控策略,从调度特性指标及其量化分析与中央空调调度出力控制等方面,建立了便于调峰调度的空调负荷虚拟机组（air-conditioning load virtual power plant ,ACVPP）模型;最后,以算例仿真验证了中央空调调控策略的有效性及ACVPP模型的出力效果。     

智能电网框架下公共楼宇空调负荷资源化应用

急剧增长的空调负荷及其季节性、时段性特征对电网安全经济运行带来了极大的挑战。基于公共楼宇空调负荷的运行特点,本文分析了空调负荷资源化的潜力,给出了智能电网框架下公共楼宇空调负荷资源化的发展途径,即有序削峰、虚拟调峰和自动需求响应阶段,并有针对性地提出了我国实现公共楼宇空调负荷资源化应用的几点建议。     

商业建筑空调系统参与城市电网负荷调控综述

实现“碳达峰、碳中和”目标的关键在于城市电网的经济和高效运行。然而，波动性新能源的增加以及负荷峰谷差的扩大等因素为城市电网带来了挑战。传统发电机组通过频繁调节出力来维持系统的稳定运行，这种方式能效较低，而且还面临可调节资源不足的问题。作为城市电网总耗电量的重要组成部分，商业建筑空调系统有潜力作为调节资源参与电网调控。同时，借助建筑的热储能特性，可以在满足用户室内温度舒适需求的同时进行调控，其潜力巨大。为了更好地发掘商业建筑空调系统的调控能力，展示了典型商业建筑空调系统的单体模型和聚合模型，并概述了商业建筑空调系统的调控潜力评估方法和控制技术。同时还对比分析了国内外的典型商业建筑空调系统示范工程，并针对当前的发展状况提出了一些建议和展望。     

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。     

基于日前调度的大规模中央空调调峰方法

共楼宇中央空调负荷具有时段性集中、负荷基数大、调控方式多、调控影响小等特点,已成为电力公司调峰的重要手段。首先分析了中央空调的能耗组成,基于示范实证提出了公共楼宇中央空调参与电网调峰的主要策略及效果,构建了大规模中央空调参与日前调峰的技术架构,并以电网公司补偿调峰用户费用最少为目标,计及调峰选项、调峰总量、调峰偏差等约束,提出了基于日前调度的大规模中央空调调峰优化模型,最后以江苏非工空调调控示范为例,借助CPLEX优化软件得出中央空调参与早、腰、晚高峰的调控组合方案。     

公共楼宇空调负荷参与电网虚拟调峰的思考

空调负荷参与电网调峰是未来电力需求侧管理的重要内容。公共楼宇空调系统具有负荷容量大、可调性能好以及对社会生产影响小等优点。文中分析了公共楼宇空调负荷的调峰潜力,提出了公共楼宇空调负荷参与电网虚拟调峰的基本思路。在此基础上,提出了公共楼宇空调负荷虚拟调峰具体实现方式,从下而上包含4个层面,即楼宇层、终端层、通信层和主站层。同时,给出了公共楼宇空调负荷虚拟调峰的运行方式,包括运行框架和运行流程。     

基于条件时序生成对抗网络的楼宇空调负荷场景生成方法

电力系统运行与规划中需重点关注到楼宇空调负荷的不确定性,可将楼宇空调负荷变化的不确性场景转化为多个确定性场景的场景生成问题。提出了楼宇空调负荷场景生成问题的基本分析框架,深入分析了楼宇空调负荷的用能特征,挖掘了楼宇空调负荷用能时序序列数据所蕴含的动静态特征。将楼宇空调负荷数据的动静态特征作为条件监督项,将无监督对抗训练与监督训练相结合,设计了联合训练损失函数与全局优化损失函数,并在此基础上提出了一种基于条件时序生成对抗网络(time series generative adversarial nets,TimeGAN)的楼宇空调负荷场景生成方法。最后,通过算例验证了所提方法的可行性与有效性。研究成果对提高楼宇空调负荷主动参与电力系统的运行规划有积极的意义。     

光伏发电系统的用户侧储能调峰电站设计

将储能电站加入光伏发电系统,解决光伏发电系统存在周期性的问题。先将光伏发电系统所产生的电力转化成其他形式的能量利用储能电站储存起来,然后在用户电网低谷期再以电能的形式释放出来,对用户侧电网进行"削峰填谷"。主要研究了光伏发电系统中的用户侧储能电站用于电网调节的控制策略,并进行仿真研究。     

复杂约束下梯级水电站短期厂网协调多目标MILP模型

随着电力系统负荷的增长及峰谷差的加大,电力消费结构不断优化.电网侧期望水电利用灵活启停特性充分参与电网调峰,以减小系统的峰谷差.电厂侧则在调度过程中追求梯级电量最大,以实现效益最大化.为协调厂网两侧对梯级出力过程的矛盾需求,同时满足厂网两侧复杂的约束条件,以梯级水电站的机组为调度单元,选取梯级发电量最大和电网剩余负荷峰谷差最小为目标函数.充分考虑电网侧联络线约束及电站侧尾水顶托、限制出力曲线、不规则振动区等与水头相关的复杂约束并线性化处理,构建了复杂约束条件下厂网协调多目标短期混合整数线性规划模型,对多目标函数进行归一化处理并采用权重法转化为单目标函数,利用Gurobi商业求解器进行模型求解.中国红水河梯级水电站的实际应用表明所提模型可获得兼顾厂网两侧目标期望的梯级发电计划.     

用户侧互动模式下发用电一体化调度计划

针对大规模风电反调峰特性和空调负荷等因素造成的系统负荷高峰谷差给电网安全、经济运行带来的挑战,在分析商业、工业负荷移峰潜力的基础上,设计了用户侧自愿申报用电意愿和移峰成本的新型用户侧互动模式。基于该互动模式,建立了能够充分反映用户意愿的用户侧互动负荷模型,并将其嵌入传统的安全约束机组组合模型中,提出了发用电一体化调度计划模型。实现了用户侧互动负荷作为可调度资源参与电网运行,减少了高成本机组启停,降低了系统运行成本。新英格兰39节点系统验证了所提出的模式和模型的有效性。     

用于电网削峰填谷的储能系统容量配置及经济性评估

电网负荷峰谷差日益增大,为满足高峰负荷用电需求,需增设或改造原有发输配电设备,而电网的低负荷率导致电力设备的资产利用率较低,使得电源规划建设缺乏经济性。储能技术可解决峰谷差加大、资产利用率低的问题,但现阶段储能系统的高成本限制了储能技术的规模化应用。考虑储能系统充放电平衡约束、循环寿命等因素,研究了储能技术用于电网负荷削峰填谷的控制策略,并建立了评价储能系统投资经济性的数学模型。以实际负荷数据为例,仿真分析了在不同调峰程度下储能系统的容量需求,分别从社会效益和投资者角度研究了储能系统投资的经济性问题,最后提出了储能系统规模化应用的经济条件。     

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。     

中央空调负荷直接控制策略及其可调度潜力评估

如何挖掘和评估电力系统负荷的可调度潜力是当前国内外关注的热点。选择城市负荷中比重较大的空调负荷进行研究。在用户室内温度模型的基础上,研究了空调周期性间断运行的特性;建立了考虑类周期性温度变化、中央空调用户的舒适度需求以及响应电网调度需求等多种核心影响因素的优化模型,提出了分时段的直接负荷控制策略;从削峰填谷、负荷管理、节电潜力3个层面归纳得出了一种适用于所提模型的负荷可调度潜力评估方法;构建算例对空调负荷实施优化控制、应用可调度潜力评估方法,验证所提策略与方法的有效性和可行性。     

智能电网下计及用户侧效益最优的负荷调控方法

智能电网中,为调控电网峰谷期间的用电量,提高负荷用户效益,提出了一种基于博弈论的负荷调控方法。以用户侧与电网侧为博弈主体分别构建负荷模型、负荷效益模型及电网侧效益模型。设计了基于博弈机制的电价调控策略,通过多轮动态调整博弈双方的收益,协调用户侧与电网侧之间的不平衡关系。在负荷与电价的双重约束下,通过CPLEX求解器计算负荷用户收益结果与电网负荷调控结果。算例表明,相同数据条件下,与改进粒子群算法相比,所提调控方法的负荷侧支出减少了0.95%,网侧支出减少了6.14%。验证了该方法可在有效调控电网峰谷期间负荷的同时,保证用户侧效益最优。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。