温控负荷群Fokker-Planck方程聚合模型的数值拉普拉斯反变换求解方法

作为典型的具有热存储特性负荷,温控负荷具有参与电力系统有功调度与控制的潜能。为了便于分析和控制,提出了一种温控负荷群Fokker-Planck方程聚合模型的数值拉普拉斯反变换求解方法。分别介绍了温控负荷的单个个体的物理模型和Fokker-Planck方程聚合模型,在此基础上,采用数值拉普拉斯反变换法对Fokker-Planck方程聚合模型进行求解。通过算例仿真验证了温控负荷群Fokker-Planck方程聚合模型的数值拉普拉斯反变换解的有效性。对温控负荷进行分散式控制,根据频率调整设定温度,改变其功率需求。把用数值拉普拉斯反变换求解后的温控负荷聚合模型结合到电力系统频率控制模型中,进行频率响应分析。通过对3机9节点系统仿真,验证了该模型结合到电力系统频率仿真模型中控制效果的有效性。     

基于多样性保持的空调负荷群调度控制策略

具有能量存储特性的负荷主动参与功率平衡控制,将对系统运行带来积极影响。以空调负荷为例,设计一种负荷调度控制构架,提出基于多样性保持的负荷群调度控制策略。首先,分析负荷控制造成负荷群多样性破坏的机理,提出保持多样性的控制策略,考虑通信延迟对控制效果的影响,根据随机抽样理论设计负荷群跟踪有功控制指令的算法。为避免负荷恢复时出现"二次峰荷",提出分时段负荷恢复策略。之后,在卡尔曼滤波估计负荷群运行状态的基础上,建立负荷群的优化调度模型,采用混合整数规划法进行求解。最后,通过算例仿真验证了所提空调负荷群调度控制策略的有效性。     

基于改进状态空间模型的空调负荷控制策略

空调负荷因其可中断特性可以实现系统控制信号的快速响应与调节。提出了一种基于改进状态空间模型的空调负荷控制策略。首先扩展状态空间长度,建立了更为精确的改进状态空间模型,实现无控条件下空调负荷聚合特性的跟踪。在此基础上,建立了空调聚合控制模型,实现温控信号下空调负荷动态聚合特性的跟踪。最后,对空调群进行温度优化控制,实现空调群的负荷调节。仿真结果验证了空调负荷的改进状态空间模型、聚合控制模型和温度优化控制策略的有效性。     

计及电气特性的空调负荷建模及集群控制策略

为充分发挥温控负荷的调控潜力,以空调负荷为例,对空调负荷建模及集群控制策略进行了研究。首先从热力学模型与电气模型两方面建立了完善的空调负荷模型;其次考虑空调的启停次数以及使用寿命等实际因素,提出了一种基于改进温度优先序列的空调负荷集群群内控制策略;最后分析了负荷电压变化对集群响应功率的影响,基于频率下垂控制,提出了一种考虑功率响应偏差、电压约束以及集群等效荷电状态的空调负荷集群控制策略。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,所提的空调负荷集群控制策略能够平抑微电网功率波动,同时能够有效降低空调的启停次数,减小对空调使用寿命的影响。     

基于功率监测和频率变化率的孤岛微电网紧急切负荷控制

考虑到微电网中的储能配置特点和孤岛微电网等效转动惯量难以准确确定的问题,分别提出了基于超级电容器功率监测和基于微电网频率变化率与反馈信息的孤岛微电网紧急切负荷控制策略。前者充分利用了微电网中的功率型储能设备,简单、可靠但不具有通用性;后者利用首次切负荷之后的反馈信息进行补充切负荷,能在近似估计孤岛微电网等效转动惯量的情况下比较准确地确定孤岛微电网中的有功缺额并进行紧急切负荷控制。利用DIgSILENT/PowerFactory建立了微电网模型,仿真结果验证了所提出的两种切负荷控制策略的有效性。     

基于电动汽车与温控负荷的电力系统协同频率控制策略

本文以电动汽车、温控负荷为控制对象,提出了一种电力系统调频控制策略。首先研究了电动汽车的负荷响应特性,给出了一种基于实时荷电状态排序的电动汽车频率控制策略。其次研究了温控负荷的动态特性,给出了一种基于温度排序的温控负荷频率控制策略。基于两种负荷的负荷特性,提出一种基于电动汽车与温控负荷的协同频率控制策略。通过调整两种负荷的负荷量,支撑系统有功平衡,达到频率控制的目的。最后利用典型的单机电力系统模型验证了系统发生大扰动时控制策略的有效性。     

电气化铁道牵引变电所负荷概率模型

考虑牵引负荷具有随机波动的特点,提出了一种利用概率模型描述牵引变电所有功功率和无功功率的方法.基于实测数据,统计分析了电力机车和牵引变电所有功功率分布特点.利用单台电力机车有功功率分布和行车密度分布联合对牵引变电所有功功率进行概率建模,进而通过按功率因数特性对机车适当分类,建立了无功功率概率模型.给出了采用模拟退火算法完成概率模型参数辨识的方法.最后通过实例求解和蒙特卡洛仿真,验证了所提出的概率模型的有效性.     

计及空调负荷群控制的源-荷协同优化调度模型

空调作为具有热存储特性负荷的典型,具有被纳入电力系统调度控制体系的潜能。设计了含可控空调负荷群的调度控制构架,提出了一种计及空调负荷群控制的源-荷协同优化调度模型方法。对基于多样性保持的空调负荷群控制策略的控制特性和参数进行深入分析,建立了负荷控制代价模型。在此基础上,建立计及空调负荷群控制的源-荷协同优化调度模型,模型是使电网运行过程中的发电成本最低、负荷控制代价最小的双目标优化问题,采用参考目标法将最小化负荷控制成本放到约束条件中,把双目标转换为单目标优化问题进行求解。IEEE 30节点系统的算例仿真结果验证了所提模型方法的有效性。     

基于温控负荷电价响应的配用电交互影响分析

售电市场开放条件下,实施基于电价的需求响应(demand response,DR)有利于充分调动用户的积极性,使其主动参与到负荷调控中去,实现电力系统的削峰填谷,保证其安全经济运行。文章以居民空调为研究对象,首先建立了居民空调负荷的数学模型,分析了其单体和聚合负荷的响应特性;在此基础上,引入基于实时电价(real-time pricing,RTP)的线性化居民空调交互式需求响应控制策略,实现对单台空调的控制。为了量化交互式需求响应策略对用户侧和电网侧的影响,提出了温度越限时间百分比、高峰时段负荷削减比、高峰时段馈线注入有功功率削减比、高峰时段网损削减比这4个指标。仿真结果表明,在不影响空调用户舒适度的前提下,基于实时电价的线性化居民空调交互式需求响应策略能有效实现削峰的作用,减少馈线有功功率注入和系统网络损耗。     

电力系统大功率缺额下空调负荷群集的分散自律控制策略

空调是典型具有热存储特性的负荷,具有在电力系统发生大功率缺额事故时提供事故备用容量的潜能。为了充分利用空调负荷备用资源,提出了一种大功率缺额下空调负荷群集的分散自律控制策略。首先,对根据频率偏差调整空调设定温度的负荷分散式控制进行分析,确定了控制引起负荷群聚合功率振荡以及负荷恢复产生功率二次冲击的机理。在此基础上,提出了空调负荷群集的分散自律控制策略,各空调分散自主地调整设定温度上下限,保持控制前后负荷群的运行状态不变,消除聚合功率振荡,采用分时段恢复法避免功率二次冲击。之后,深入分析了所设计策略的控制特性及参数取值原则。最后,通过算例仿真验证了大功率缺额下空调负荷群集分散自律控制策略的有效性。     

计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法研究

现有紧急控制算法制定紧急控制方案时没有考虑发电机有功出力调整速度的限制,不能根据过载线路消除过载迫切程度的不同灵活调整紧急控制方案,可能造成紧急控制方案的实用性较差,故提出一种计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法。首先,建立紧急控制过程中过载线路的发热模型,定义过载线路热量累积极限值来描述调度员对消除线路过载的期望。其次,在功率灵敏度矩阵的基础上建立紧急控制过程中过载线路上流通的有功功率随发电机出力调整、切机切负荷措施的函数,进而实现对紧急控制期间过载线路发热情况的定量计算。最后以经济补偿最小化为目标,建立紧急控制优化模型,以基于模拟退火的粒子群优化方法求解模型。得到的紧急控制方案能够在满足调度员对消除线路过载的期望下充分发挥调整发电机出力成本低、切机切负荷措施实施时间短的优点,实用性更强。在IEEE39节点系统中对所提方法的正确性和优越性进行了验证。     

考虑负荷特性的解列后受端电网频率控制策略

当大规模互联系统发生主动解列后,受端电网将出现有功功率不足、频率大幅下降的问题,需要采取切负荷措施保证受端电网的频率稳定。首先,建立了以最小切负荷代价为目标,综合考虑暂态功角稳定约束、节点电压约束、频率稳定约束、负荷电压-频率特性以及调速器一次调频作用,制定紧急控制策略的数学模型。其次,由电网主动解列的特征,简化模型中的大规模微分方程组约束,将解列后局部电网中同调运行的发电机等值为惯性中心系下的一台发电机,从而降低模型的复杂度,极大地提升了求解速度。最后,基于隐式梯形法将微分方程约束差分化并采用内点法求解最优频率控制方案。以IEEE9节点算例、广东电网实际数据计算频率控制策略,并在PSD-BPA中对该控制方案进行仿真验证。仿真结果表明,所得频率控制策略不仅能保证主动解列后受端电网的频率电压稳定,还可以提高紧急控制方案的经济性,验证了所提频率控制模型的有效性。     

大规模空调负荷在恶意控制下的配电网风险分析

针对目前配电网第三方终端智能设备存在信息安全防御程度低、没有严格的准入标准等问题,分析了大规模空调负荷在恶意控制下的配电网安全运行风险。首先,根据配电网中不同类型空调功率响应特点,建立相应的空调负荷攻击模型。其次,分析了空调启停和温控后运行功率变化,制定快速、持续攻击策略,以造成严重电力电量不平衡。最后,通过某网区10 kV馈线进行仿真分析,结果表明该攻击模型不仅可快速造成馈线停电事故,而且还可长时间地造成电力公司和用户的经济损失。     

考虑空调负荷需求响应的负荷恢复量削减方法

温控负荷的冷负荷启动特性导致停电后负荷量增加,使其可能超过系统的最大可恢复负荷量。为保证负荷恢复的顺利进行,以空调负荷作为温控负荷的代表,提出一种考虑需求响应的负荷恢复量削减方法。首先,建立了计及停电时间的空调负荷聚合功率估计模型,快速计算停电后的空调负荷聚合功率;然后,综合考虑暂态安全约束以及系统可提供的恢复功率,确定变电站单次最大可恢复负荷量;最后,基于空调负荷群聚合功率估计模型和变电站单次可恢复负荷量限值,利用需求响应技术削减负荷恢复量,保证单次负荷恢复量在限值之内。仿真结果表明,所提方法在不同场景下能够通过需求响应技术实现空调负荷恢复量削减,保证系统的可靠恢复。     

考虑分布式电源影响的分层分区精细化切负荷方法

直流输电故障或失去大电源时,需要快速切除部分负荷以保持受端系统稳定。传统紧急切负荷策略比较粗放,同时受端系统可能存在大量分布式电源,不恰当的切负荷控制会引起配电网过电压导致分布式电源脱网,从而引起更大停电风险。提出了一种分层分区的紧急切负荷系统架构,将待切负荷配电网划分成若干个分区。针对每个分区,通过本地测量辨识外网等值的模型参数,并建立考虑外网等值的切负荷优化模型。利用二阶锥松弛技术将该模型转化为可被有效求解的二阶锥规划模型。     

基于温度密度聚类的热泵负荷集群控制策略

首先描述了典型温控负荷的热力学模型,并在此基础上讨论了常用温度设定控制策略下负荷温度分布变化及负荷开关状态变化。随后以温度队列为基础,提出了一种基于负荷温度的密度聚类集群控制策略。该策略考虑负荷在温度区间内的分布情况,通过密度聚类算法对负荷群进行聚类分析并确定密集区域与非密集区域;随后计算温度节点和补偿节点并确定设备响应群体和温度设定值;最后以温度设定值为响应信号对负荷群进行控制。以常用温控负荷电热泵为控制对象进行仿真分析,与常用温度设定控制下负荷群开关变化次数进行了对比。结果显示,负荷在控制中开关状态变化次数明显降低,负荷群中发生开关状态变化的负荷数目明显减少。     

居民温控负荷聚合功率及响应潜力评估方法研究

温控负荷是参与电网功率平衡的一类有效资源,在电网紧急事故下有助于快速维持系统的频率稳定。但由于其分散分布特性造成调度中心难以直接获得其聚合功率及响应潜力。为引导温控负荷参与电网调控运行,建立了温控负荷的近似聚合模型,能够较为方便地确定其聚合功率的估计值及上下限范围。基于该模型,提出了一种计及响应不确定性的温控负荷聚合响应潜力评估方法,对温控负荷的聚合响应潜力及其分布特性进行了评估。通过仿真,验证了近似聚合模型和潜力评估方法的有效性。     

基于遗传算法的恒温控制负荷控制参数优化

在遗传算法的理论基础上,对恒温控制负荷控制系统的参数进行优化,探讨优化后参数的运行效果,并提出一种更优的控制策略.等效热参数模型简单、实用,常被用于描述大规模恒温控制负荷的动态特征,故采用该模型进行大规模恒温控制负荷的控制策略研究.根据预测的室外温度曲线,可以得到不平衡的有功功率,即需求负荷.将需求负荷与响应负荷作差,...     

紧急控制下最优切机切负荷方案的快速算法

提出了一种紧急控制下基于快速时域仿真的最优切机切负荷算法,包括快速时域仿真和最优切机切负荷2部分,以形成紧急控制策略表。最优切机切负荷问题实质上属于最优控制问题,又因切机和切负荷控制变量是常量,从而可方便地利用控制参数进行求解。充分考虑梯度的物理意义和切机切负荷的离散特性,提出了"微步离散法",并从稳定判据、积分步长和微步系数对该算法做进一步的改进。通过新英格兰39节点算例验证了所提方法具有快速、准确、实用和无收敛性问题等特点。     

基于HVAC类负荷的电力系统动态调频控制策略

以HVAC(暖通空调)类负荷为控制对象,提出了一种基于HVAC类负荷的电力系统动态调频控制策略。首先给出了HVAC负荷的等值热力学参数模型,分析了此类负荷的负荷特性;进而通过用户参与度建立HVAC负荷的温度设定值与系统频率波动之间的数学关系,给出了一种基于HVAC类负荷的电力系统动态调频控制策略,通过动态调整开关状态改变负荷功率,达到系统频率控制的目的。最后利用典型的单机电力系统模型验证了控制策略的有效性。