特约主编寄语
灵活互动的智能用电展望与思考
摘要：智能用电作为智能电网的重要环节,实现了电网和用户的灵活双向互动,给用电模式带来了巨大变化。文中旨在总结智能用电的关键内容,梳理智能用电的相关理论、技术和机制,分析智能用电的现状和趋势,探讨未来的研究方向,为推动智能用电发展提供借鉴和参考。首先从需求响应相关理论研究入手,研究需求侧资源的响应机理,探讨优化配置需求侧资源的途径;其次,分析智能用电灵活互动技术的实现,促进理论模型的工程应用;进而总结智能用电的商业运行模式,分析外部环境、政策配置、技术标准化等对智能用电的影响;最后讨论了智能用电在促进系统绿色运行和新技术融合等方面的延伸应用。新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望
摘要：化石能源短缺和节能减排的双重压力促使中国能源发展方式亟待转型调整。随着新能源发电的规模化并网应用,传统电网正在逐步向着新能源电力系统方向演变,并对其运行控制带来显著的影响。作为一类虚拟可控资源,在新能源电力系统中考虑需求侧响应(DR)可有效克服新能源发电的间歇性问题,提高电网对新能源的利用效率,实现源荷互动与协同增效。文中首先简要介绍了新能源电力系统的基本特征及内涵理念;其次,根据资源的分类及特点,总结了不同类型DR对新能源电力系统的潜在贡献及作用影响;在此基础上,从规划、运行、控制、评价这4个维度对新能源电力系统中DR问题的研究情况进行了总结,并就上述领域值得进一步关注的研究方向给出了相关建议;最后,结合当前国情,对推动新能源电力背景下DR应用及其保障机制建设提出了一些建议。计及用户分级与互动的配电网最大供电能力模型
摘要：用户对可靠性的不同需求以及用户参与互动是未来智能配电网必须考虑的重要因素,文中研究了用户分级与互动对最大供电能力(TSC)的影响,提出了计及用户分级与互动的TSC模型。首先,分别分析了不同用户级别和用户互动方式与TSC之间的关系;然后建立了用户响应模型,并基于现有馈线互联的TSC模型提出了计及用户分级与互动的TSC模型;最后对2个不同场景的算例进行了计算分析。分析结果表明,签订可中断负荷或紧急需求响应协议的三级用户,在N-1模式下参与互动并削减负荷会影响TSC的大小,且TSC将随用户削减负荷程度的增大而增大,直到达到电网总容量限值为止。所提方法能够计算在计及用户分级与互动条件下的TSC,为日后用户分级互动环境下配电网发挥最大供电能力奠定了基础。柔性负荷互动影响量化评估方法
摘要：负荷侧资源参与电网调控运行是平衡以风电为代表的新能源波动的重要手段之一。但柔性负荷响应的随机性、自主性与无序性也将给电网运行带来更多的不确定性。为评估柔性负荷参与电网互动的效果和影响,提出了柔性负荷互动影响评估的技术框架;建立了基于电价和激励机制的互动响应模型,并从柔性负荷的互动参与度、互动效果和电网安全性3个方面构建了评估指标体系,设计了计及互动演变过程的量化评估方法。通过对IEEE 39节点的算例分析,验证了模型、指标和分析方法的有效性。计及互动响应的电力系统不确定性综合安全评估
摘要：随着当前智能电网建设的推进,电网逐渐具有了灵活互动的特征。大量可再生能源以及主动负荷的接入给电网注入了更多的随机性和互动性,进而也给系统的安全评估带来了挑战。针对这一问题,提出一种新的不确定性安全评估方法,首先根据Hyper-box和Hyper-ellipse空间理论建立电力系统综合安全指标,然后在该指标下将基于拉丁超立方采样的概率潮流与系统安全评估相结合,针对系统不同的运行状态采用拉丁超立方采样方法对系统综合安全指标进行计算;最后,对计算的指标值进行统计和区间数排序得到系统的综合安全评估信息。仿真结果表明,所提算法可计及安全指标的概率性分布,能够反映考虑了可再生能源波动性和主动负荷互动响应后的系统安全水平,为主动负荷进行良性互动提供了一种有效的评估指标。电力需求侧规模储能容量优化和经济性分析
摘要：储能系统由于具备对功率和能量的时间迁移能力,是实施电力需求侧管理、控制负荷变动的一种有效手段。分析并建立由储能系统初始投资成本、运行维护成本、设备更换成本和资金收益构成的储能系统净现值目标函数,为准确估算储能在频繁不规则循环下的寿命周期,提出了一种基于等效寿命损耗的电池寿命计算模型;为确定储能充放电起止时刻,提出了一种改进的储能充放电策略。在容量优化计算中,采用量子编码结合自适应遗传算法,并引入灾变思想以提高计算速度达到全局最优。最后基于某电力需求侧一典型日的数据,分别对锂离子、钠硫、铅酸储能系统容量进行优化,通过基于净现值的经济性分析,对比三种储能应用于电力需求侧的经济性,结果表明,基于文中设置的边界条件,钠硫储能较另外两种储能更具经济性。需求响应对配电网供电可靠性的影响
摘要：鉴于峰谷分时电价能够引导用户用电行为,促使用户积极参与到电力系统的削峰填谷行为中,而负荷与可靠性之间存在着复杂的非线性关系,文中重点研究了需求侧响应对配电网供电可靠性的影响。首先,建立分时电价优化模型:进行时段划分、确定电力价格弹性矩阵和制定各时段电价,再以峰负荷最小及峰谷负荷差最小确定多目标优化函数,考虑电网和电力市场基本约束条件建立分时电价优化模型;然后,在基于二分法的聚类负荷分析法中引入依据电力报价的负荷修正环节;最后,将不同负荷水平下的可靠性指标按持续时间进行加权平均,得到精确的可靠性指标。利用上述模型和方法,对改进的RBTS BUS6测试系统进行分时电价建模和可靠性评估。结果表明,需求响应策略改善了配电网的供电可靠性。用电信息采集系统双向互动功能设计及关键技术
摘要：用电信息采集系统是建设坚强智能电网的物理基础,是连接供电企业和电力客户的桥梁与纽带,其能否实现双向互动将直接影响供用电双方的沟通交流效率。分析了电力客户、电网企业、社会发展对智能用电互动技术的需求,提出双向互动的信息采集、综合监控、能效分析、信息、安全认证、设备控制、用电策略功能设计方案。结合专变用户、一般工商业用户以及居民用户的自身特性,建立了科学合理的互动化需求模型,论述了数据存储、数据检索、信息模型、通信、安全防护等支撑双向互动功能的关键技术,为实现电网与用户能量流、信息流、业务流的双向交互提供了一种有效渠道。智能用电互动体系构架探讨
摘要：探讨了智能用电互动体系构架的设计原则和设计思路,采用从业务构架到系统构架(数据构架、技术构架)再到集成构架的三步设计方法。首先,结合智能用电互动发展的需求,在原有互动业务体系基础上,进行融合并完善,形成智能用电互动业务构架。然后,建立智能用电互动数据构架和技术构架,实现对业务构架的全面支撑,并对数据构架中各子主题域内容进行具体设计,以及对技术构架中所涉及的关键技术进行分析。最后,建立智能用电互动集成构架,实现数据集成、业务应用集成以及企业外部相关应用集成等。面向用电双向互动服务的信息通信模型
摘要：首先,分析了用电双向互动的业务需求,并在高级量测体系的概念基础上,提出了双向互动服务数据采集与控制通信系统架构。然后,面对前端局域网中数据采集设备多样性的问题,设计了基于IEC 61850信息模型的数据聚合单元,以提升双向互动服务系统之间以及互动服务系统与用电双向互动服务平台之间通信的稳定性、可靠性和互操作性。最后,遵循IEC 61850标准,以分布式发电系统双向互动服务为例,给出了分布式发电监控终端的信息通信模型。利用此模型可以将分布式发电双向互动服务纳入高级量测体系,以满足灵活互动智能用电的需求。基于局部终端温度调节的中央空调需求响应控制策略
摘要：不同于传统单体温控设备,中央空调因其较大的制冷/制热容量而具有更好的需求响应可调潜力。结合中央空调需求响应特点,对其进行了热力学建模,涉及中央空调主机、循环水泵系统、终端组件等动态,形成了多终端中央空调需求响应模型。针对以往中央空调控制策略中对终端整体调节的方法,提出了一种基于局部终端温度调节的控制策略,可实现不同的控制精度。研究结果表明,基于"自下而上"的控制方法,通过合理调节关键的中央空调终端温度设定值,受控群体能够在维持较高用户舒适度的同时,精准响应外界功率信号。智能电网环境下基于多的商业用户可控负荷管理策略
摘要：智能电网的发展为电力用户积极参与电网运行调控提供了必要的技术支持。文中针对智能电网环境下商业用户的用电响应行为提出了基于多系统(MAS)的负荷控制策略方案。设计了包含多类具有一定用电响应能力的用电设备的MAS及互动协调机制,结合商业电力用户的特点,为突出商业用户对整体用电舒适度的要求,在居民用户MAS的基础上增加了负载聚合;以酒店类商业用户为例,根据各类用电设备的运行特性建立了相应的负荷响应模型,基于典型用电设备的实时信息,采用区间数排序法确定用电负荷的优先级,构建了以优化商业用户用电整体舒适度为目标的负荷管控模式。通过算例分析,分析了所述模型和方法的特点与合理性。面向峰谷平衡的商业楼宇空调负荷调控技术
摘要：近年来,空调负荷的急剧增长已成为季节性电力紧张的最主要原因,部分城市已经超过高峰负荷的30%,峰谷差进一步拉大对电网安全稳定运行产生严重影响。基于商业楼宇空调负荷可控性较大的特点,开展了面向峰谷平衡的商业楼宇空调负荷调控技术研究,提出了可控负荷能力多源信息在线评估方法、基于电网互动与负荷特性的负荷调控策略生成方法、面向电网需求的负荷调控评价指标体系以及基于多元信息实时反馈的负荷闭环调控方法,应用上述技术研制了商业楼宇空调负荷调控系统,实现了用电监测、控制策略生成和执行、调控效果评价等功能。通过试点应用,验证了商业楼宇空调负荷调控技术的可行性以及削峰效果,为空调负荷调控的推广应用提供了理论和实践指导。公共楼宇空调负荷参与电网虚拟调峰的思考
摘要：空调负荷参与电网调峰是未来电力需求侧管理的重要内容。公共楼宇空调系统具有负荷容量大、可调性能好以及对社会生产影响小等优点。文中分析了公共楼宇空调负荷的调峰潜力,提出了公共楼宇空调负荷参与电网虚拟调峰的基本思路。在此基础上,提出了公共楼宇空调负荷虚拟调峰具体实现方式,从下而上包含4个层面,即楼宇层、终端层、通信层和主站层。同时,给出了公共楼宇空调负荷虚拟调峰的运行方式,包括运行框架和运行流程。面向智能用电的家庭能量协同调度策略
摘要：针对用户侧分布式能源渗透率不断提高的发展趋势,提出一种包含光伏及储能设备的家庭能量协同调度策略。首先建立了家庭能量管理系统中的分布式电源模型和负荷模型,并提出了基于日前光伏出力预测和家庭负荷预测的家庭能量协同调度模型。然后,在满足用户舒适度约束的条件上,以家庭能源最大盈利为目标,采用二进制粒子群算法求解每日家庭最优用电计划,提高了可再生能源的利用率并做到光伏发电的最大就地消纳。最后,通过算例仿真比较不同用电模式下的用户收益,验证了模型的有效性。基于云计算的家庭智能用电策略
摘要：对智能小区的居民用电行为展开研究,基于云计算平台和并行关联规则Apriori算法,挖掘出了用户用电行为间的关联规则,根据挖掘出的关联规则使用遗传算法对家庭用电时间分布进行合理规划,达到经济用电的目标,给出了行之有效的智能用电策略。由供电局将用户的智能用电策略以短信等交互方式传递给智能用电家庭。经实例验证,文中基于云计算平台和并行Apriori算法的居民用电行为分析结果是有效的,可使居民高效智能用电,节约家庭能耗。电力用户参与风电消纳的日前市场模式
摘要：针对中国西北、华北、东北("三北")地区富风期与供热期相重叠造成的风电消纳困境,结合大用户直购电市场化改革方案,提出了激励电力用户参与风电消纳的日前市场模式。依托于现货市场环境下的电力用户与发电企业直接交易,设计了电力用户在日前市场中参与风电消纳的交易申报、交易出清、交易结算及市场组织;精细化考虑电力用户调峰用电曲线的个性化调用需求、电力用户报价限制等约束,建立了考虑电力用户参与风电消纳的日前市场出清模型。算例验证了所述市场模式及模型的合理性、有效性。
