考虑广义储能集群参与的配电网协同控制策略

随着需求响应技术的发展,温控负荷、电动汽车等具有灵活调控特性的需求侧资源可作为广义储能参与孤岛配电网的功率波动平抑控制。文章面向空调与电动汽车两类典型的广义储能,提出一种考虑广义储能集群参与的配电网协同控制策略。首先,以负荷聚合商作为控制中心,构建了多元广义储能集群控制架构;其次,分别建立了空调集群与电动汽车集群的广义储能控制模型,在空调群内,计及各空调受控次数的差异,提出改进温度优先序列控制策略,在电动汽车群内,提出了基于荷电状态的功率分配策略;随后,根据空调集群与电动汽车集群的功率响应特性,提出了一种基于低通滤波的多元广义储能协同控制策略;最后,基于Matlab/Simulink的仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

考虑需求侧电价的配电网储能设备运行策略与容量的协调优化

光伏、储能和需求侧响应的协调运行可有效平抑负荷波动并提升配电网运行的经济性。为实现通过主动运行提升配电网资产利用率的目标,本文首先改进了主动配电网的运行策略,在电网正常状态下,考虑了用户舒适度以及用电经济性的双重需求,建立了基于启发式滑动数据窗滚动技术的价格型空调快速响应模型;在电网故障状态下,提出了考虑用户赔偿的激励型空调负荷响应模型,以及故障状态下存在互联的馈线组内广义需求侧资源协调调度的共享策略,以减少线路的冗余备用。其次,建立了基于以上运行策略的配电网主动运行收益模型,以及以配电网效益最大为目标的配电网需求侧电价、储能运行策略和容量配置的协同优化模型。最后,以改进的IEEE-33节点配电系统为算例进行了仿真。仿真结果验证了所提模型的有效性,并探讨了用户负荷需求侧资源参与程度对储能配置的影响以及共享机制对提升配电线路利用率的贡献,为主动配电网广义需求侧资源优化配置提供了参考。     

面向需求响应的变频空调负荷建模与运行控制

近年来,空调类电力用户数量迅速增加,成为了电网高峰负荷的主要组成部分。空调负荷作为典型柔性负荷,可利用其热惯性参与需求响应,为电网提供有效可调容量。区别于有关定频空调的研究,基于变频空调的负荷特性构建其物理模型,从控制后总功率和最大控制时长两个维度对变频空调集群的调节潜力进行评估。在此基础上,根据变频空调负荷聚合商在需求响应日前市场的成交量,以变频空调集群功率削减量与成交量偏差以及用户舒适度变化量最小化为目标,提出了基于双层分组轮控的变频空调负荷优化控制策略。仿真结果表明,所提策略不仅能够通过分组轮控延长变频空调集群最大控制时长,还具有良好的用户友好性,对于变频空调集群参与电网需求响应具有指导意义。     

交通–配电网耦合下电动汽车集群可调控裕度及优化运行策略

规模化电动汽车接入电网在各时段均存在一定可调控潜力,可通过充放电优化运行的方式调控电动汽车集群参与电网需求响应,提升配电网充裕水平。提出了一种交通–配电网耦合模式下的电动汽车集群可调控裕度及优化运行策略,利用挖掘出的灵活性对配电网可靠性进行提升。首先建立交通–配电网耦合系统,模拟用户状态参数变化得到日内电动汽车用户初始充电负荷时空分布。以电量–时间响应裕度指标为依据将各节点入网电动汽车聚类为充电集群,可延迟充电集群和放电能力集群。之后根据交通–配电网耦合关系分析得到各配电网节点的动态可调控裕度,进而实现对各节点电动汽车集群参与响应的协同优化调控。仿真结果表明,基于交通–配电网耦合下电动汽车集群可调控裕度所提的优化运行策略可在兼顾用户出行的同时提升电网可靠性。     

面向分布式电源功率波动平抑的变频空调集群多时间尺度模型预测控制策略

为发挥变频空调（IAC）集群在平抑分布式电源波动方面的调控潜力,该文提出一种变频空调集群多时间尺度模型预测控制策略。首先,根据IAC调控方式的不同,构建基于温度指令调控的等效电机模型与基于直接功率控制的等效储能模型,分别用以实现IAC集群的15min级与1min级控制。在温度指令调控方面,考虑IAC响应目标温度所需的动态过程,利用集中式控制架构实现温度指令的优化整定,并进一步研究了IAC的有序动作策略以缓解大规模IAC同时动作所带来的功率冲击问题;在直接功率控制方面,计及IAC间的状态差异,采用集中优化、自主响应的方式实现IAC集群的功率优化与快速响应。最后,经算例仿真,验证了该文所提控制策略可实现IAC集群的多时间尺度协同,能够有效平抑分布式电源的功率波动。     

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。     

含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置

广义储能系统包括固定储能系统和具有存储热能、势能和电能等的可控负载。针对含有高渗透率可再生能源的配电网的广义储能优化配置问题,提出了广义储能配置的二层优化模型。根据所提方法,外层采用遗传算法搜索广义储能配置方案,内层根据动态规划算法得到广义储能的最优运行策略,通过内外层交替优化对含有不同渗透率可再生能源以及可控负荷的配电网进行广义储能容量优化配置,并在IEEE 33节点配电网中对提出的方法进行验证。仿真计算结果表明,在高渗透率可再生能源条件下,所提方法能通过可控负载有效增加配电网系统的调控资源,显著减小固定储能配置容量,降低系统的运行成本。     

计及用户舒适性与公平性的热泵负荷集群控制策略

温控负荷作为一种需求侧典型柔性负荷,具有应用规模大、可调节性强等特点,可通过集中控制辅助实现新能源消纳。以典型温控负荷电热泵作为调控对象,提出了一种计及用户舒适性与公平性的负荷调控策略。该策略考虑温控负荷温度变化对用户舒适度的影响,以平均舒适度与最佳舒适度偏差量最小为目标,建立数学模型并利用自适应粒子群优化算法求取最佳任务分配量;同时计及热泵参与响应的公平性,在负荷集群控制环节引入控制频次约束对调控策略进行修正,以解决单个热泵控制频率过高的问题。通过仿真验证所提调控策略可减少负荷平均舒适度与最佳舒适度偏差量,并有效避免了负荷调控频次过多的现象,提升了温控负荷参与调控过程中的用户体验。     

高比例新能源接入的配电网集群划分及电压控制

为应对能源结构转换,解决高比例新能源接入配电网引起的过电压问题,提出了针对此类配电网的集群划分及电压控制方法.通过优化新能源电源的有功、无功功率,实现最优有功功率缩减和无功电压补偿,提出一种基于电气距离和集群电压调控能力的集群性能指标,基于此将配电网进行集群划分,并提出集群电压优化控制策略,将集群内的自主优化与群间协调优化相结合,通过仿真验证了集群划分和电压控制方案的正确性和可行性.     

计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制

随着光伏、储能等分布式电源广泛接入,导致配电网区域电压波动频繁。针对分布式电源分散接入带来的不确定性问题,提出了一种计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制方法。将大规模分布式电源聚合成相互关联的集群,对电压控制进行分区域调节。首先,针对配电网结构复杂和分布式电源点多面广的问题,设计一种基于改进Louvain算法的配电网集群划分方案,利用模块度函数并兼顾了集群的电压灵敏度和分布式电源调控容量。然后,由于分布式电源接入后配电网潮流更加复杂多变,在划分集群的基础上提出一种考虑不确定性的分散鲁棒控制方法,协同各分布式电源集群的调控能力,抑制由于模型参数及功率波动等不确定性导致的配电网电压波动。最后,通过算例分析验证了所提方法的可行性和有效性。     

面向光伏一体化楼宇的电池-变频空调复合储能运行控制策略研究

变频空调是电力系统供需调节和新能源消纳的优质灵活资源之一。但其功率调节过程非连续,响应存在强不确定性延时,难以快速、精准跟踪新能源出力的随机变化。因此,提出了一种电池-变频空调的复合储能模型和运行控制策略,以实现建筑屋顶波动光伏的友好并网和本体消纳。首先,考虑楼宇房间热动态等因素,建立了楼宇、电池和变频空调的精细化功率-能量模型,并基于实验数据量化了变频空调运行功率的不连续调节曲线和响应过程的不确定延时曲线。随后,提出了变频空调的分段滞回温度控制策略以减少空调温度的调节次数,保证了用户舒适性。同时建立了储能-变频空调多时间尺度功率能量互补控制框架,利用电池的灵活性补偿空调的欠调和超调,解决了空调响应的功率偏差和延时不确定问题。最后,基于真实的屋顶光伏数据集,仿真验证了所提出的复合储能优化策略在降低储能电池配置容量、减少电池充放电能量、促进光伏友好并网和本体消纳方面的有效性。     

基于MPC的柔性负荷与储能系统超短期调控策略*

为解决风机、光伏出力不确定性导致的弃风、弃光问题,提出一种超短期时间尺度内基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的负荷调控策略。通过对柔性可调负荷与储能系统的超短期调控,对风电、光伏不确定性出力进行快速响应,减少风电、光伏大幅骤变时的弃风、弃光。所提出的基于MPC超短期调控策略以风电、光伏纳入比例最高为优化目标,并在考虑系统可靠性与储能系统寿命的基础上增加柔性负荷可调量的约束,以保证用户舒适度。以某工业园区为研究对象,通过推导目标函数以及约束条件的状态方程并应用动态矩阵控制算法对MPC最优目标进行求解。结果表明:与未采用超短期调控方法相比,采用超短期调控策略时可再生能源消纳比例提高了5. 37%,验证了所提出调控策略的有效性。     

基于集群的主动配电网双层分布式优化调度策略研究

随着主动配电网中大量分布式能源资源的接入,传统的集中式调控架构体系将无法有效处理这些分布式单元,因此有必要对主动配电网分布式资源集群优化调度开展研究。以基于多智能体架构的主动配电网为研究对象,根据“群内自治、群间协调”的分级调控思想,提出一种基于“源-荷”集群功率偏差的双层分布式优化调度策略。在上层全局优化阶段,提出基于“源-荷”集群功率偏差的改进一致性算法对各集群间进行分布式协调优化;在下层局部优化阶段,基于分布式一致性算法对各分布式单元进行协调优化,获取最优效益下“源-荷”需求,同时对所提策略的收敛性进行证明。通过IEEE 33节点系统验证所提策略的有效性和合理性。     

一种风电消纳场景下的空调负荷建模及调控方法

随着我国风电装机容量的增加,风电消纳给电网的安全稳定运行带来了新的挑战。以空调为主的热控负荷与电网互动友好,正越来越多地参与到电力系统的调度中。为实现变频空调负荷与现有调度模型的兼容,使空调负荷能平滑风电功率波动,提出了一种基于风电消纳场景下的空调负荷建模方法以及相应的调控策略,将变频空调建立成热电池模型,利用分层分布控制方法进行调控,实现微观层面热电池的有效控制。结果表明:所提出的热电池模型可以有效描述变频空调负荷的储能特性,实现变频空调负荷与系统现有调度模型的兼容,提出的调度和控制策略能够有效调控变频空调负荷以提高系统风电消纳能力。     

大规模变频空调参与电力系统辅助服务的协调控制方法

实现负荷的自治是提高大规模变频空调集群控制性能的重要技术途径。为此,文中提出了基于需求曲线的变频空调自治控制方法。首先,构建了各变频空调的需求曲线,以实现其调控灵活性和用户偏好的自主表达,同时实现了空调集群舒适度的一致性控制,使集群的调节能力得到充分利用。然后,根据需求曲线的不同利用方式,提出了主动响应型和被动响应型这2种协调控制方法,以适应不同跟踪精度和通信条件的要求,并分别应用于调频和吸收联络线功率波动这2种典型辅助服务中。最后通过对控制效果和模型误差的仿真验证了所提方法的有效性。     

提升配电网新能源消纳能力的分布式储能集群优化控制策略

针对分布式电源大规模接入配电网造成的资源浪费与储能系统经济性有待提高的问题,提出一种用于提高分布式电源消纳和储能系统经济性的集群储能控制策略.首先,建立了兼顾系统模块度与有功功率平衡度的综合性能指标,并提出了基于遗传算法的集群划分方法.然后,通过逐层进行配电网与集群层面的削峰填谷,依次确定集群储能及节点储能功率;在计及配电系统安全、储能系统运行等约束条件下,构建了集群储能经济模型,分析既有储能配置下可消纳新能源比例及储能系统日运行收益,确定各节点储能最优时序出力.仿真结果表明,所提控制策略可以促进配电网新能源消纳,提高储能系统运行经济性.     

云储能用户在计划停电下的应急能源管理策略

在配电网发生计划停电的情况下,基于云储能的家庭微电网进入孤岛运行状态,考虑到云储能用户可用储能容量有限以及可再生能源出力的不确定性,提出应急能源管理策略以减小用户停电损失和用户不满意度.首先,将云储能分为供电储能和交易储能,供电储能的容量可以保证计划停电期间用户重要负荷的供电;其次,以减小用户停电损失和用户不满意度为目...     

基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略

提出一种基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略。首先,根据楼宇蓄热特性,构建考虑楼宇内部不同制热区域的智能楼宇能耗预测模型,并将楼宇系统作为灵活可控单元集成到配电网中;然后基于模型预测控制方法,通过楼宇内部暖通空调系统在温度舒适度范围内对室温进行优化调节,实现楼宇系统的能耗灵活管理,降低楼宇运行成本;最后,在冬季制热场景下,对不同暖通空调控制方法下的楼宇集群进行优化调度分析,并对比分析了楼宇集群优化调度对于配电网运行状态的影响。结果表明,所提方法在保证温度舒适度的前提下可充分发掘智能楼宇的需求响应潜力,降低楼宇运行成本,同时可有效解决由可再生能源出力预测数据误差而导致的楼宇日前调控方案与实际运行场景偏差较大的问题,在预测不确定性环境下具有较强的鲁棒性。     

基于群体智能的分布式柔性资源有功平衡调度架构及策略

针对电力系统中分布式柔性资源数量众多、分散分布、不确定性强给调度运行带来的挑战,引入新一代人工智能中的群体智能思想,提出了基于群体智能的分布式柔性资源有功平衡调度架构。按照分层分布集群控制模式将海量柔性资源的组织与调控运行分为终端→用户→子群→群体4层。在该架构下,用户、子群、群体每层看作是不同的智能体,分别提出了群体的外特性建模、群内自治决策和群间交互协同策略,实现了“弱中心化”的群体自律运行。仿真结果验证了分布式架构的合理性和智能策略的有效性。借助分布式调控架构和新一代人工智能技术是实现海量分布式柔性资源“群调群控”的有效手段。     

含用户侧分布式储能的配电网降损分析

用户侧分布式储能接入将对配电网网络损耗产生重要影响。首先从理论上较全面推导分析用户侧分布式储能接入对配电网网络损耗的影响,建立用户侧分布式储能接入配电网后的网络损耗模型,综合考虑了用户侧分布式储能发出的有功功率和无功功率。在此基础上,提出一种用户侧分布式储能的充放电优化运行方法,以削峰填谷和降损为优化目标,基于改进的粒子群优化算法进行求解,对用户侧分布式储能发出的有功功率和无功功率同时进行优化。仿真结果表明,所提方法可有效降低配电网网损,平抑负荷变化和改善配电网电压水平。