考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估

居民空调负荷是电力系统重要的灵活性资源,评估其调控潜力有助于负荷高效管理,促进节能减排。然而,受资金成本、数据存储和隐私保护等因素制约,居民空调状态及参数难以直接测量,差异化评估不同居民空调负荷的调控潜力存在困难。此外,居民使用空调是为了满足自身的热舒适度要求。若评估空调负荷调控潜力时忽视热舒适度限制,将导致评估值过高,降低负荷管理策略的有效性。因此,提出一种考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估方法。该方法首先建立居民热舒适度及空调热动力学模型,提取影响居民热舒适度和空调负荷的关键参数;然后,利用隐马尔可夫模型和维特比算法辨识空调状态及参数;在此基础上,计算不同居民热舒适度可接受范围内的空调负荷调控潜力。基于真实居民负荷数据的算例分析表明,所提方法能够准确辨识居民空调状态并有效评估满足居民热舒适度要求的空调负荷调控潜力。     

考虑用户调节行为多样性的空调负荷聚合商日前调度策略

空调负荷作为重要的柔性负荷资源之一,通过负荷聚合商参与电网调控,对改善夏季电网的负荷特性具有重要意义。然而聚合商通过分组控制方式无法最大化地利用空调的可调潜力,并且对用户舒适度有一定影响。从负荷聚合商的角度出发,对用户空调负荷分别采用温度设定值控制,以保持用户调节行为的多样性。在最大化挖掘负荷可调潜力的同时保证用户舒适度,提出了一种基于用户空调负荷温度控制的负荷聚合商日前调度双层优化模型。模型上层以负荷聚合商利益最大为优化目标,下层考虑用户舒适度差异以用户整体不舒适度水平最小为优化目标。采用粒子群整数规划算法进行求解获得单台空调设备设定温度的调节量。通过仿真验证表明,所提日前调度策略可以在给电网提供一定削峰能力的同时,充分挖掘空调负荷的可调潜力,保证负荷聚合商获得最大化利益并且用户舒适度水平更高。     

考虑热舒适度的变频空调响应调控策略

近年来,随着变频恒温技术的发展,变频空调给需求响应(demand response,DR)控制策略带来了新的机遇与挑战。文章引入PMV-PPD(predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied)用户舒适度量化评估模型,提出了一种考虑热舒适度的多家庭变频空调群组恒温控制策略,综合考虑用户舒适体验和负荷削减容量最大化。首先,以用户热舒适度与空调负荷最大削减为目标,确定变频空调单机恒温控制的最优设定温度,建立了空调群组非分组恒温控制策略。然后,针对不同调度周期,分析评估空调群组非分组控制的可削减容量及机会响应损失;提出当调度周期在一定范围内时可以通过分组控制减少机会响应损失,建立了动态分组轮控策略模型,更加充分地挖掘了家庭空调负荷的需求响应潜力,并获得了可削减容量稳定的需求响应资源。最后,算例验证表明该策略的可行性和有效性。     

计及多区域用户差异化PMV的柔性负荷多功率级调控策略

柔性负荷作为需求侧重要可调资源,能够参与电力系统灵活调节,促进新能源消纳。柔性负荷调控中存在的负荷功率属性、用户差异化舒适度以及状态序列等异构性问题,成为调控时需要考虑的难点。针对上述问题,该文首先利用预测平均指标(predicted mean vote,PMV)舒适度指标综合量化用户舒适度,建立计及PMV的柔性负荷多功率级调节模型;然后根据聚类算法和PMV-PPD模型,提出计及多区域用户差异化PMV的消纳量分配策略;其次基于功率状态队列对单功率级和多功率级柔性负荷群开展联合调控策略,根据消纳量变化动态调节负荷功率。算例仿真表明所提策略相比传统方法能进一步实现精准消纳,显著提升用户舒适度,同时使多功率级负荷平稳运行。     

计及用热舒适度弹性的热电联合优化调度

冬季采暖期热电联产机组为满足供热需求,强迫电出力导致机组调峰能力受限。为提高热电联供系统调峰能力,促进可再生能源的消纳,首先建立热负荷供能设备的运行特性模型,在负荷侧通过引入室外气象综合温度,建立了考虑用热舒适度的热负荷模型。以总煤耗量最小、最大限度消纳光伏为目标,建立考虑用热舒适度弹性的热电联合优化调度模型,并通过仿真验证其有效性。结果表明,用户在用热舒适度弹性范围内通过热舒适度下调,为光伏出力高峰阶段提供弹性上网空间,可以有效提高光伏发电的消纳水平,同时降低了燃料成本。而配合高效率的热源设备时,考虑室外气象综合温度的热负荷调节方式进行消峰效果不明显。     

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。     

考虑多重因素的空调负荷聚合响应潜力评估及控制策略研究

空调负荷已成为电力系统重要的需求响应资源,但由于其类型差异性、接入分散性,造成调度中心难以直接获取其聚合功率并开展调度控制,限制了响应潜力发挥。对此,提出考虑空调负荷聚合响应潜力多类型资源协同调度与精准控制相结合的双层调控框架。在日前调度层,基于近似聚合模型获取空调负荷聚合功率,考虑用户热舒适度、意愿度及可控度等多重因素,建立空调负荷聚合响应潜力评估模型,获取其聚合响应潜力,并结合基础柔性负荷响应特性建立联合调度模型,充分挖掘负荷侧多类型资源参与系统调节的潜力;在日内控制层,针对执行降负荷调温控制策略中空调群组功率跌落现象,为引导其有序参与电网需求响应,建立变状态数的状态队列模型,并引入准备时间对参数异质空调集群进行分组控制,使空调负荷跟随调度计划,提升控制精度,缓解功率跌落对系统运行产生的影响。最后,通过某简化配网系统进行仿真分析,结果表明:所提双层调控框架在调度层可深度挖掘并引导利用空调负荷响应潜力,在控制层实现精准控制并削弱功率跌落负面影响,工程应用价值显著。     

面向分布式电源就地消纳的园区分时电价定价方法

在能源互联网的背景下,园区运营商首先对内利用分布式电源满足园区用电需求,然后对外进行不平衡能量交换。园区运营商通过制定差异化分时电价套餐,挖掘园区用户的需求响应潜力,能够促进分布式电源就地消纳,优化园区内外交换负荷,对此提出一种园区分时电价定价方法。首先,综合考虑园区用户的用电负荷和需求响应特征,基于谱聚类算法形成园区用户群体;然后,根据园区用户群体的用电负荷特征,基于k-means聚类算法确定分时时段;最后,构建园区分时电价定价优化模型,形成面向不同园区用户群体的差异化分时电价套餐。根据算例分析可知,基于该方法制定园区分时电价,能够有效提高园区分布式电源的就地消纳率和综合利用效率、与外部电网的友好程度和整体经济性。     

计及人体舒适度和柔性负荷的综合能源协同优化调度

基于能源互联网框架,提出了一种计及人体舒适度和柔性负荷的综合能源协同优化调度方法。首先,从用户需求侧的角度研究能源使用特性,将柔性负荷分为可转移负荷、可削减负荷以及可转换负荷,分别建立数学模型,并分析其经济性;然后,根据建筑热物质特性,构建了建筑等效热阻模型,用于分析冷/热功率与人体舒适度之间的关系;最后,考虑人体舒适度和用户侧柔性负荷,以综合能源服务商运行收益最大为目标函数,得到了园区级综合能源协同优化调度结果,结果表明所提模型可提高经济性并促进新能源的就地消纳。     

计及用户响应行为差异性的区域电采暖负荷特性建模

多样化的用户需求及差异化的响应行为对计及需求响应的"煤改电"负荷特性造成了较大影响。为精细地刻画不同用户需求响应行为,提出了一种考虑需求和响应行为双重差异性的区域电采暖负荷特性建模方法。首先考虑用户自身特性与外界环境因素,提出差异化用户热舒适温度模型,并结合建筑空气温度时变方程提出了热负荷特性建模方法;其次采用多目标优化方法和基于离散选择模型的决策方法,来模拟用户的差异化响应行为,以求得单类用户的电负荷特性。最后根据热需求与响应行为的影响因素建立区域用户分类标准,提出多类型用户聚合负荷特性建模方法。通过算例分析验证了模型在提高负荷特性求解精度方面的有效性。     

分时电价环境下的办公建筑空调负荷双层柔性优化控制策略

空调系统是办公建筑中电力能源消耗较大的终端设备,其不合理的运行方式导致用电效率低下,实现空调系统的用电优化已成为电力需求响应的重要研究内容之一。为了降低用户用电费用和提高空调系统能效,提出了分时电价环境下的办公建筑空调负荷双层柔性优化控制策略。在上层模型中,考虑室外温度变化和分时电价信息,通过柔性调节空调系统的预冷时间和设定温度,实现兼顾用电费用最省和用户舒适度最优的效果,并将得到的空调系统冷负荷量输出给下层模型。在下层模型中,根据多台冷水机组性能(Coefficient of Performance, COP)特性的不同,优化负载率的分配,达到冷水机组总体能效最大的效果。采用粒子群算法求解双层模型,通过算例仿真,比较空调系统在不同运行模式下的结果,验证了所提策略可以有效地提高冷水机组的效率,降低用电费用。     

基于用户舒适度区间约束的电热区域综合能源系统优化运行研究

由于风电资源的波动性与随机性,需要电热区域综合能源系统具备一定的灵活性来匹配风的变化以减小弃风。热负荷无论在管道传输还是建筑内部供热,都具有一定热惯性,这使得热负荷曲线随风电波动进行一定的调整,是区域综合能源系统灵活性运行的重要手段。现有研究中热惯性往往在预先设定的范围内变化,缺乏应对热惯性在系统中波动的理论指导。为此,引入用户舒适度概念,将热惯性与室内、室外温度实时关联起来,提出一种基于用户舒适度区间约束的电热区域综合能源系统优化运行方法。考虑用户舒适度的室内温度平衡,建立以室内散热量为控制变量、以系统总运行成本和弃风惩罚成本最小为优化目标的运行优化模型。通过算例分析,所提方法能够在用户的舒适区间内有效降低运行成本,同时提高弃风消纳能力。     

计及用户舒适度的海上孤岛微电网运行策略

在高比例新能源的孤岛微电网中,风电的间歇性与波动性会增加微电网运行调度的不确定性,严重情况下可能对系统安全稳定运行造成影响。为此,提出一种计及用户舒适度需求侧管理的海上孤岛微电网运行策略。首先,针对微电网内不同类型负荷用户进行精细化建模以及差异化需求响应策略,提出不同类型用户的评判指标。其次,综合用户舒适度最优以及微电网日运行成本最小为目标建立日前调度框架,并利用yalmip+cplex求解器进行求解得到日前调度计划。最后,以某海上孤岛微电网为例,在不同风电场景下验证所提策略的有效性与普适性。     

预算限制下考虑综合舒适度的智能用电优化模型

针对用户行为的不确定性和家电优先级对负荷调度的影响,提出一种在预算限制下考虑综合舒适度的智能用电优化模型。首先,将用户费用支出与舒适度相结合定义了单位舒适度支出,并阐述了针对用户用电舒适度的前提假设。其次,基于时间优先级和设备优先级对舒适度值进行分配,综合2种优先级得到综合舒适度。最后,在预算限制下,建立了考虑综合舒适度的智能用电优化模型,并利用持续搜索粒子群算法对模型进行求解。通过3种不同预算限制下的仿真验证了该模型在提高用户舒适水平方面的有效性。     

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。     

考虑需求差异的户用蓄热式电采暖优化运行策略

蓄热式电采暖是农村和远郊分散居民清洁取暖的主要方式之一,其"先用电,后放热"的运行特征为统筹规划各时段的蓄热放热过程增加了难度。为改善用户采暖体验,促进蓄热式电采暖的推广,提出了一种户用蓄热式电采暖优化运行策略。采用等效热参数思想,构造了蓄热式电采暖的热动态模型;以温度效用值和负荷转移率分别作为用户采暖舒适性和经济性的评价指标,建立了求解采暖设备输入功率的优化模型,并引入需求偏好因子,方便用户在经济性和舒适性之间进行灵活调节;采用滚动优化方式和参数修正算法降低温度预报偏差和建筑性能参数变化带来的影响。仿真算例表明,所提优化运行策略能兼顾用户采暖舒适性和经济性,适用于不同需求偏好。