时滞环境下基于电动汽车与电热泵的协调频率控制

提出一种时滞环境下应用电动汽车和电热泵协同参与系统负荷频率控制的调控策略。在考虑电动汽车和电热泵单体运行特性的基础上,分别构建电动汽车与电热泵集群的调频控制模型;充分考虑负荷频率控制中通信延时的影响,建立包含时滞环节的调频系统动态模型;进一步地,利用该模型对不同类型可控负荷集群对应的时滞稳定裕度进行分析,并根据最大化系统稳定裕度的原则优先采用稳定裕度较大的可控负荷进行调频,从而对电动汽车与电热泵在参与频率调节过程中进行协调控制。     

集群空调负荷提供微电网调频备用研究

微电网中空调负荷所占比例逐年增长,集群空调负荷提供备用容量潜力巨大。为准确描述集群空调负荷功率需求特性,根据空调负荷工作过程热交换平衡原理建立基于一阶物理模型的集群负荷模型。考虑负荷响应特性,提出集群负荷目标温度设定值与系统频率线性响应关系的负荷调频模型,通过调整集群负荷目标温度提供调频备用,降低对用户舒适度影响。仿真结果表明,集群负荷参与微电网调频具有可行性和实用性,为负荷侧参与微网运行控制提供基础。     

计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,主要集中在电动汽车作为分布式电源参与系统调频,而对电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少。但是,电动汽车作为分布式电源和可控负荷对其参与系统调频具有同等重要的作用。基于此,文中计及了电动汽车的充放电静态频率特性模型,在电力系统负荷扰动发生时,实现了对电动汽车充放电的协调控制,使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上,建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频率控制模型,并将该模型扩展为两区域互联系统。在MATLAB/Simulink中建模并进行仿真分析。算例结果表明,电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与系统调频,不仅可以使系统频率调整速度更快,有效减小系统频率偏差,而且能减小传统调频机组的备用容量。     

可控负荷参与电力系统调频的应用研究

介绍了用电设备主动参与电网调频的控制策略,建立了能够根据系统频率的波动情况起停用电设备参与电力系统的一次调频控制器的逻辑结构。并应用单机带负荷模型,仿真分析了大量可控负荷参与系统一次调频后对系统频率控制效果的改善。     

考虑插入式电动汽车的电力系统调频控制

插入式电动汽车作为分布式可控负荷接入智能电网并参与电网调频,越来越受到关注。为了实现大规模插入式电动汽车参与电网的调频控制,借助车辆到电网(V2G)技术,实现能量在电动汽车和电网之间的流动。考虑电池的充电/放电特性,构建响应系统频率偏差的插入式电动汽车功率调整模型。在此基础上,进一步提出考虑插入式电动汽车参与调频的电力系统动态模型。最后,SIMULINK仿真结果表明该模型能够很好地响应系统频率偏差,对提高系统频率的稳定性以及实现电网的快速恢复具有重要意义。     

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。     

计及电动汽车实时可控能量动态变化的负荷频率控制

电动汽车(EV)可控能量的时变性对其参与系统调频有重要影响。以我国4种类型EV的行驶规律为基础,结合EV状态转换特性,模拟计算各类EV的可控数量;在此基础上,计算EV初始储能和EV实时可控能量;最后建立计及EV实时可控能量动态变化的负荷频率控制模型。仿真结果表明:所提考虑交通属性的EV实时可控能量模型更加符合EV参与系统频率调整的规律,能有效抑制系统频率变化;在相同电池总能量下,电动私家车在各类型EV中,参与系统调频的时段最长,实时可控能量最多,调频效果最好。     

考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

各类型电动汽车集群参与系统调频的可控数量动态变化评估

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,通常把电动汽车作为能量储存系统参与电网互动,并未考虑其作为交通工具的主要特性。事实上,只有处于可控状态的电动汽车,才能通过电动汽车与电网互动（vehicle-to-grid, V2G）技术向电网提供频率调整辅助服务,即电动汽车参与电力系统调频。因此,要研究电动汽车如何有效响应系统调频控制信号及其对系统频率的影响,首先应研究可控电动汽车数量的动态变化情况。为此,提出了基于蒙特卡洛的电力系统调频可控电动汽车数量动态变化模拟算法,该算法可在缺乏大量电动汽车实际运行数据的情况下,计算出各时段处于可控状态的各类型电动汽车数量及可控电动汽车总数,以有效研究电动汽车对系统频率影响。最后,通过仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。     

电动汽车与温控负荷虚拟电厂协同优化控制策略

电动汽车和温控负荷以其快速的功率调节能力,成为参与需求侧响应的灵活资源,能够为电网提供调峰调频等辅助服务.首先,分析了电动汽车和温控负荷虚拟电厂建模所需数据,建立了单体入网可控负荷的精细化模型.在此基础上分析上述两种可控负荷在入网和用能过程中的响应特性,并结合两种可控负荷的接入状态,提出了电动汽车和温控负荷虚拟电厂模型...     

基于参数序列化技术的电动汽车集群响应控制策略

为了对集群电动汽车充电负荷进行有效控制,提出了一种基于参数序列化技术,即能量状态优先队列(ESPL)的电动汽车集群响应控制策略。首先,类比热力学可控负荷诸如热泵的温度优先队列方法,确定电动汽车充电模型;继而定义了可与热泵的温度类比的电动汽车能量状态值,并将可与热泵开关状态类比的电动汽车充电状态作为控制对象,提出了用于对电动汽车群体进行控制的ESPL方法,与电动汽车预测模型相互配合,对电动汽车群体进行了有效控制。算例通过构造电动汽车目标功率,验证了此集群响应控制策略的有效性。     

计及辅助服务的微电网源荷协同调频优化控制策略

针对含高比例新能源微电网中调频资源缺乏且源荷参与调频意愿较低而导致的系统频率稳定性下降问题,通过辅助服务机制激励风电机组与可控负荷提供调频辅助服务,提出一种计及综合经济效益最优的源荷协同调频优化控制策略。该策略根据双馈异步风电机组调频、可控负荷一次调频、柴油机惯量调频以及一次调频计算提供辅助服务的效益和成本,综合考虑微电网的调频经济效益及调频效果,利用深度信念网络优化双馈异步风电机组的减载率、虚拟惯量、下垂控制及可控负荷的控制参数,实现双馈异步风电机组、可控负荷及柴油机多时间尺度的协同调频。通过搭建高比例新能源微电网模型仿真验证了源荷协同调频优化控制策略的有效性,使源荷提供辅助服务后能获得最优经济效益以及较好的调频效果,可有效挖掘源荷提供调频辅助服务的能力。     

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。     

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。     

面向需求响应的温控负荷单元随机选择模型

温控负荷(TCL)是电网中重要的需求响应资源,一般以集群的形式参与电网负荷调控.在集群中选取适当的单元进行控制是TCL参与电网负荷调控的关键环节之一.考虑信息交互效率、用户参与意愿差异等因素,提出了一种TCL单元随机选择模型.为多种TCL类型建立了通用的归一化温度状态指标;以归一化温度状态作为响应优先级评价的主要参考指标,并引入用户参与意愿系数,构建了TCL单元受控概率函数,给出了能保障用户体验并准确实现调控目标的TCL单元随机选择算法和基于集群状态统计信息和控制信号广播的TCL单元随机选择流程.通过算例仿真对所提模型的有效性进行了验证.     

基于数据驱动的聚合空调特性建模及控制策略

随着越来越多的可控负荷接入电网,空调负荷(air conditioning loads, ACLs)由于其响应速度快、调节潜力大、具有蓄冷储热等特征可作为柔性负荷参与平抑可再生能源引起的波动。在实际对ACLs进行聚合的过程中,室外温度、ACLs的温度和ACLs的数量等外部条件的变化会对聚合模型造成一定的影响。但现有大多数对ACLs的控制方法未考虑聚合ACLs外部特性模型(aggregate ACLs′external model, AAEM)的时变特征。文中提出一种基于数据驱动的AAEM及相应的负荷跟踪控制策略,考虑到基于ACLs热力学特性的ACLs的成本函数,采用神经网络对时变聚合ACLs的AAEM进行快速计算,降低AAEM的计算复杂程度。基于数据驱动的AAEM负荷跟踪控制策略有效减少了ACLs的开关状态切换次数及其调用总成本。基于实际用户的仿真结果验证了该方法的有效性。     

风-铝联合系统协同频率控制策略研究

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必造成联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。为深入挖掘源荷两侧调频资源,基于IEEE标准两区域模型,提出一种考虑风 铝联合的源荷协同频率控制策略。首先,基于自饱和电抗器建立电解铝负荷有功功率消耗与直流电压的耦合关系模型。其次,基于电解铝负荷特性提出一种电解铝参与的电网辅助调频策略。同时考虑风机惯性控制的快速频率响应能力,将电解铝负荷与风电机组调频手段结合,联合参与系统频率调节。最后,仿真验证了所提控制策略能有效抑制孤立电网的频率波动,使电力系统具有更强的抗干扰性和更快的动态响应。