考虑需求响应的负荷控制对供电可靠性影响分析

需求响应一般分为基于电价与激励两种模式,采取需求响应的目的是降低峰时段负荷,减少运行风险。研究的重点是构建包含负荷控制的分时电价负荷模型,分析同时采用负荷控制激励模式与分时电价两种需求响应措施后负荷变化对电网可靠性的影响,从不同角度分析两种模式下配电网运行情况,并提出一种新的通过负荷曲线聚类来计算配电网在动态负荷下的可靠性方法。通过引入改进的k-means聚类算法对不同需求响应模式下的负荷曲线聚类,得到负荷概率模型,结合蒙特卡洛模拟方法来计算不同负荷水平下最终的配电网可靠性指标,分析了在需求响应不同模式下的负荷变化对配电网可靠性影响。算例结果表明,需求响应措施能提高系统可靠性,且包含负荷控制激励的分时电价比单一措施下的可靠性更高。     

需求响应参与电力系统调频的延时建模与控制

传统的电力系统调频通过控制发电机的功率输出来跟踪变化的负荷。近年来,许多研究表明利用需求响应能够更好地控制辅助系统调频。然而需求响应控制过程中存在的响应延时和通信延时会对控制结果产生不良影响。本文分别对需求响应参与调频控制过程中的响应延时和通信延时进行建模,并研究其对控制结果的影响,及两种延时在最优控制问题中对最优控制参数的影响。仿真结果表明,正确地对需求响应参与调频过程中的延时进行建模,并设计最优控制策略,能够显著地改善控制效果。     

面向可中断负荷控制的需求响应通信业务优化

需求响应(DR)常态化的发展依赖于高可靠性的信息交互,尤其是在无线传输应用中。为了提升当前DR中可中断负荷控制的通信信道质量,设计了一种基于信噪比和信道增益的自适应空时预编码策略。所提策略结合DR通信需求,在提高信息传输可靠性的同时自适应规避编码引入的额外计算开销。首先,基于中国DR信息交互规范,结合实际信息传输和控制的频度要求,规定DR不同时段传输的通信服务等级。然后,引入可以优化提升信道增益且DR终端计算开销更低的Alamouti编码技术。在此基础上,利用自适应预编码机制的Alamouti编码策略优化信息传输质量。仿真实例验证了所提算法的有效性。     

计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法

切负荷控制是电力系统稳定运行和效率优化控制的关键技术之一,针对分钟级精准切负荷效率优化控制中负荷过切率优化问题,提出了一种计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法。首先以用户响应负荷颗粒度大小为切入点,采用需求响应策略,削减待切用户响应负荷颗粒度;其次,通过负荷分级建模,构建了基于最小负荷过切率的精准切负荷优化模型;最后通过算例分析,对比传统最小过切率精准切负荷控制方法和所提方法,结果表明,所提方法能够有效降低负荷过切率和负荷过切率波动性,验证了所提方法的有效性。     

Robust Stability of Networked Load Frequency Control Systems with Time-Varying Delays

In deregulated power system scenario coupled with smart grid technology, for networked load frequency control (LFC), an open communication structure, owing to low cost and flexibility, is preferred over dedicated networks in the feedback control loop for transmitting/receiving the data between the geographically displaced power system and the control center. In such a control scheme, closing the feedback loop through an open communication channel, in turn, introduces two additive time-varying delays of dissimilar characteristics in the feedback path. These delays degrade the performance of the closed-loop system, and exert a destabilizing effect on the overall system. In this paper, using Lyapunov-Krasovskii functional approach, a less conservative stability criterion is presented to ascertain delay-dependent stability of such network-controlled LFC systems with two additive time-varying delays in the feedback path in the presence of uncertain load disturbance conditions. Unlike the existing results, which are derived by combining these two delays into one, the proposed result considers the two delays as separate entities thereby imparting more generalization into the stability analysis. The effect of unknown exogenous load disturbance is incorporated by mathematically modeling them as a bounded non-linear time-varying function of current and delayed state vectors.     

基于事件驱动的含风电互联电网负荷频率鲁棒控制

风电输出功率具有强随机性和波动性的特点,因此风电高占比带来的输入电能波动给多区负荷频率控制带来更大挑战。计及风功率预测误差对负荷频率控制的影响,且考虑到未来开放式通信环境对区域控制误差信号传输的影响,文中提出了一种基于事件驱动通信下的鲁棒负荷频率控制策略,以保证含风电电力系统频率稳定性的同时尽可能地减少网络通信传输量。以典型含风电的两区域负荷频率控制为例进行了仿真研究,仿真结果表明,文中所提出的基于事件驱动通信的鲁棒控制器相对于常规比例—积分控制器而言,不仅能够有效保证风功率波动下的频率输出的l2增益性能,还能减少系统平稳态的通信次数,具有良好的频率控制性能。     

国外空调负荷需求侧响应综述及启示

不断增长的空调负荷加剧了城市电网峰谷差,需求侧响应能引导终端电力消费者改变其惯有的电力消费模式本文分析了美国、日本等发达国家开展空调负荷需求侧响应所采用的实施方法和激励机制,并对我国开展空调负荷需求侧响应给出启示。     

需求响应中的直接负荷控制策略

文章介绍了需求响应中的直接负荷管理的原理、相关控制策略,以及当前国内外已取得的研究成果,描述了需求响应的内涵、技术基础及实施需求响应的驱动力。并且对直接负荷控制策略进行了详细分析与介绍。     

考虑状态差异性聚类的空调负荷直接负荷控制动态优化方法

计及了分散式空调负荷参与调控初始状态的不确定性及参数差异性,提出了适用于大量分散式空调负荷的聚类分组方法及直接负荷控制(DLC)分组轮控动态优化方法。在聚类分组过程中,以空调负荷可调控潜力为聚类目标,在保证DLC可操作空间的基础上充分发挥空调负荷的调控潜力。在DLC分组轮控动态优化过程中,通过合理选择优化周期,修正模型误差与温度预测带来的调控误差,使得空调负荷出力与调度计划更加吻合,同时保证了用户的舒适度需求。仿真算例验证了所提方法充分发挥分散式空调负荷调控潜力的良好效果。     

基于分时电价和需求响应的家庭微电网负荷优先级控制

分时电价是电能商品的市场反应,可引导用户的用电时段,削峰填谷,提高电能的利用率,结合智能电力需求响应(DR)技术构建家庭负荷优先级(HLP)控制系统,能有效提升用户侧电网的响应能力。首先,结合家居设备的负荷特性对其进行建模;然后,保证用户舒适度,提出了一种家庭负荷优先级(HLP)控制系统算法,该算法根据优先级顺序执行负荷控制决策,并保证家庭总功耗不超过功率限定值。最后,进行算例仿真,对比不同功率限定值下各负荷运行状态,结合分时电价理论验证了HLP控制方案的有效性。     

计及直接负荷控制的动态优化调度模型

本文对直接负荷控制进行了数学描述,提出了计及直接负荷控制的动态优化调度模型,旨在借助直接负荷控制实现动态供需平衡。对京津唐电网中北京地区空调负荷进行的仿真研究结果,显示了直接负荷控制在动态优化调度中的作用。     

Fractional-order Proportional-integral-derivative-based Automatic Generation Control in Deregulated Power Systems

Abstract—In this article, implementation of a fractional-order proportional-integral-derivative controller is proposed as supplementary automatic generation control of interconnected multi-area deregulated power systems that operates under the effects of bilateral contracts on the dynamics. The tuning of the fractional-order proportional-integral-derivative controller parameters is formulated as an optimization problem and solved by employing a genetic algorithm. The traditional automatic generation control loop incorporated with the concept of the distribution company participation matrix and fractional-order proportional-integral-derivative supplementary controller is simulated for different operating cases; a comparison among the conventional integral controller, hybrid fuzzy proportional-integral controller, genetic algorithm-tuned proportional-integral controller, and genetic algorithm-tuned proportional-integral-derivative controllers is presented. The simulation results show that the system employing a genetic algorithm-tuned fractional-order proportional-integral-derivative controller has better performance than the integer-order hybrid fuzzy proportional-integral, genetic algorithm-tuned proportional-integral, and genetic algorithm-tuned proportional-integral-derivative controllers in terms of settling time and overshoot.     

能源互联环境下考虑需求响应的区域电网短期负荷预测

在区域能源互联系统中,需求响应改变了电力用户的常规用电习惯,增加了预测环境的不确定因素。针对这种特定的环境,提出一种考虑需求响应的区域电网短期负荷预测方法来满足企业对预测精度的需求,该方法通过依次构建数据处理模型、负荷预测模型和误差预测模型实现了预测精度的提升。更具体地,针对历史数据样本集,采用灰色关联分析法处理气象数据以获取输入预测模型的相似日特征变量;针对电力负荷预测,建立了长短期记忆网络模型,利用其特殊的门结构选择性地控制输入变量对模型参数的影响,从而改善了模型的预测性能;针对误差数据样本集,采用了动态模式分解技术来挖掘误差数据的潜在价值,并利用其数据驱动特性刻画了误差时间序列的趋势变化特征,实现了良好的误差预测。最后,结合实际的电网数据,对比验证了所提方法的有效性和优越性。     

负荷聚合商模式下考虑需求响应的超短期负荷预测

为更好地管理用户侧需求响应资源,减小超短期负荷预测误差,提出了一种在负荷聚合商模式下考虑需求响应的超短期负荷预测方法。首先,分析负荷聚合商的需求响应机制,考虑用户用能习惯、自建光伏、储能行为以及电热耦合,分别对每一类需求响应资源建立优化模型,并通过模糊参数表达用户参与需求响应的不确定性,以改善优化模型;调用CPLEX求解器求解得到综合各类资源后的需求响应信号。然后,在考虑历史负荷数据的基础上引入该需求响应信号,建立迭代预测的长短期记忆网络模型。算例通过3种预测场景的对比,验证了计及需求响应信号能够有效减小预测误差,且考虑需求响应不确定性能够进一步提高预测精度。     

利于系统服务的负荷控制优化及需求响应机制推广（英文）

该文主要介绍法国电力集团(Electricity of France,EDF)在负载控制优化和智能需求响应机制方面的电力系统服务。在EDF主导下,法国已积累成功的需求响应应用经验,其先进的电价体系及工业负载控制方案已超过几十年的应用历史。在电价激励政策方面,EDF具备应用分时电价的悠久历史。法国在1965年就开始设计和推广激励电价体系,在过去10年间,又引入并推广了动态电价系统。作为需求和响应的重要组成部分,直接负荷控制是一种基于利润的负荷管理系统。法国已利用电力线载波(power line carrier,PLC)通信技术实现全国范围内对部分用户负荷直接进行管理。需求响应的主要目标是促进双赢的调峰解决方案,以大幅降低甩负载率为用户提供良好的电能质量。经过50多年的努力,法国国家总负荷曲线已大为改善。法国智能电网的最新发展主要包括智能配电和智能用电2个方面。Linky是法国电力公司推出的新一代唯一的智能电表系统,设计宗旨是为实现更多更优的需求响应及电网自动化功能。     

需求响应参与电力系统调频的模糊控制策略

针对传统电力系统调频响应延时长、机组能耗大的问题,提出了一种需求响应参与电力系统调频的模糊控制策略。该策略从需求侧入手,将变频空调作为可控负荷;按照变频空调的出力能力,将参与电力系统调频的所有变频空调进行分类,并引入权重因子,实现对不同类型变频空调的聚合控制;根据系统的运行状态,通过模糊控制规则调节参与需求响应中各类变频空调的出力,辅助发电机组改善系统的动态调频性能。仿真实验结果表明,采用该策略可显著提高频率调节速度和降低超调,并在一定程度上降低调频能耗,有助于改善电网的调频性能。     

考虑动态响应的虚拟发电厂频率-功率改进自适应下垂控制策略

虚拟发电厂为分布式发电的管理提供一个集成的平台,有助于分布式发电的并网运行。针对虚拟发电厂频率控制问题,基于自适应下垂频率控制策略,考虑虚拟发电厂频率响应的动态特性对基本自适应下垂频率控制策略进行改进。以全系统二次性能指标最小化,采用部分输出量或者部分状态量对潮流控制器的自适应下垂系数进行反馈,从而改进虚拟发电厂中潮流控制器下垂系数的自适应过程,实现虚拟发电厂频率控制的性能最优。仿真算例表明,通过对自适应下垂控制过程引入部分输出量或者部分状态量进行反馈,能够改善自适应下垂控制的效果,提升虚拟发电厂频率稳定性。     

计及需求侧响应的电力系统鲁棒优化规划模型

随着需求侧响应措施的深入开展,在电力系统规划中计及需求侧响应的影响具有重要现实意义。根据一般经济学原理,研究需求侧响应措施引起负荷需求弹性变化的不确定性,并且将该不确定性引入到电力系统规划模型中,以系统规划成本、运行成本和污染排放最小化为目标函数,建立了多目标鲁棒优化规划模型;采用引入精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该鲁棒优化模型。最后,通过算例分析说明了鲁棒优化模型的合理性,并论证了该模型能够以最小成本得到计及多种需求侧响应弹性不确定性范围下的规划方案。     

采用可控负荷平滑光伏发电功率波动的需求响应策略

针对以储能来消减屋顶光伏为主的区域微电网的功率波动这一常用方法,提出以需求响应资源来平抑微电网功率波动的实现,以期在高渗透率情况下,实现少用储能甚至不用储能来平滑微电网联络线节点对配网造成的功率波动。该方法包括日前计划和实时调节两个层次,也就是在日前预测间隙性光伏发电的情况,拟定好日前计划,设定好可调节负荷的功率曲线,以适应光伏发电的变化波动;实时调节就是在实时的情况,利用可中断负荷来响应光伏功率的瞬间突变,在实时调节过程中,主要处理好实时调节的测量时间精度。通过可调节负荷的日前计划安排和可中断负荷的实时调节,充分利用需求响应技术,从2个层面平滑光伏发电功率的缓慢变化和瞬间突变引起的功率波动。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。