智能电网条件下的需求响应关键技术
摘要：目前，智能电网已成为世界电网发展的大趋势，符合社会和经济发展的必然要求。文章针对智能电网条件下的用户需求响应展开深入分析和总结，调研国内外需求响应的发展现状，从需求响应概念、激励机制、效益评估、支持平台技术、应用于风电消纳等方面对国内外学者在相关领域的研究成果进行总结，并结合典型案例深入剖析，指出当下实施需求响应存在的问题和相关对策，以期为我国智能用电和需求响应的发展提供借鉴。需求响应国际标准体系架构研究
摘要：目前尚未颁布正式的需求响应国际标准。文中首先综述国内外需求响应相关的标准规范的制定与发展现状，然后分析目前OpenADR规范与IEC标准要求间的差异，并设计需求响应国际标准体系架构，接下来提出基于OpenADR和IECCIM模型进行信息模型核心标准编制的思路，最后给出需求响应国际标准的研发技术路线，旨在为需求响应国际标准制定工作提供参考。台湾实施可中断电价进行削峰填谷的需求响应策略及其成本效益分析
摘要：为给能源价格改革和组合电价机制的进一步推进提供现实路径参考，首先梳理台湾电力工业的管理体制、市场模式和电价体系，重点分析可中断电价的实施策略及其包含的削峰填谷思想。其次，在分析电网企业、发电企业、电力用户和政府等可中断电价参与方的成本与效益的基础上，引入可靠性效益概念，构建各参与方的成本效益模型，从而为核算可中断电价机制的实施效益提供有效方法。最后，算例对台湾可中断电价的实施效益进行实证分析，测算出保证可中断电价各参与方盈利的临界值，并对广东省某市153家大工业用户的典型日负荷进行模拟分析，验证了可中断电价的合理性和成本效益模型及其算法的可行性和有效性。研究表明，实施可中断电价可以有效地控制电网峰谷差，为各参与方带来直接经济利益和社会效益。考虑不确定性的需求响应虚拟电厂建模
摘要：需求响应将需求侧作为供应侧电能的可替代资源加以利用。文章提出需求响应虚拟电厂概念，根据需求响应的机理不同，分别建立基于激励的和基于价格的需求响应虚拟电厂模型。类比传统发电机组，建立需求响应虚拟电厂成本模型，给出考虑需求响应特点的运行约束条件，同时考虑了响应不确定性对成本的影响。建立不确定性需求响应虚拟电厂模型与传统发电机组共同参与系统调度的优化模型。算例分析表明需求响应虚拟电厂可替代一部分传统发电资源，降低了系统运行成本，并减少了风电弃风量和削负荷。在需求响应虚拟电厂模型中考虑响应不确定性的影响，可提高系统可靠性，降低系统风险成本并促进用户提高自身响应可靠性。基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
摘要：提出基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电控制方法。该方法在综合考虑用户的充电需求和电网负荷水平的基础上，以削峰填谷为目标，采用启发式算法动态求解接入充电站电动汽车的分时电价时段，由用户自主响应，以实现充电站内电动汽车有序充电。为验证所提方法的有效性，采用蒙特卡洛方法模拟用户充电需求，对电动汽车充电站在有序充电和无序充电两种情形下的配电变压器负荷、充电站运营经济效益和用户充电成本进行仿真计算和分析。结果表明：相较无序充电方法，用户通过自主响应充电站制定的动态分时电价激励，可显著降低充电站的运营成本和电动汽车用户的充电成本，并有效实现充电负荷削峰填谷。基于离散吸引力模型的电动汽车充放电最优分时电价研究
摘要：随着电动汽车技术的快速发展和人们环保意识的不断提高，电动汽车的使用规模将不断扩大。而大量电动汽车的无序充放电行为，将会给电网的安全运行带来很大影响。文章基于离散吸引力模型，依据需求价格弹性的定义，推导出自弹性系数和互弹性系数的计算公式，并建立4类电动汽车充放电需求响应模型，统筹考虑电网公司和电动汽车车主双方的利益，运用基于遗传算法的多目标优化算法求解出1套最优分时电价方案来引导电动汽车的充放电行为。算例验证表明该模型求解得到的最优分时电价方案可显著地减少车主花销，降低配电网的网络损耗，平滑负荷曲线。面向智能电网的用户需求响应特性和能力研究综述
摘要：区别于传统能效项目，需求响应项目的执行效果取决于项目的参与率和用户响应特性及能力。总结目前国内外各类需求响应项目中用户响应特性方面的研究进展，对其影响因素进行归类研究；介绍负荷价格弹性、替代弹性和弧弹性等3种定量用户价格响应特性的方式，并对其影响因素从时间跨度、行业类别和其他差异化特性等3方面进行分析；此外，从需求响应支撑技术、需求响应项目设计等两个大方面分析其对用户需求响应特性和能力的影响。最后，结合中国国情对于用户响应特性建模和需求响应项目设计方面提出设想和建议。多时间尺度协调的柔性负荷互动响应调度模型与策略
摘要：负荷侧资源参与电网有功调度在提高风电接纳能力方面存在着巨大潜力，但也会给调度运行带来复杂的控制问题。为解决这一问题，基于风电在不同时间尺度误差的不同以及电网对应调节能力的差异，提出“多级协调、逐级细化”的多时间尺度协调的柔性负荷响应调度模型与策略。首先，提出多时间尺度源一荷调度总体框架，将负荷调度的整个过程分为4个时间尺度，包括日前24h、日内1h、日内15min和实时负荷调度；其次，建立风电功率预测不确定性模型、负荷决策模型和调度控制中心决策模型；然后，在这几个核心模型的基础上，提出多时间尺度源一荷协调调度策略，给出计及风电不确定性的负荷调整量的决策计算方法；最后，在某地区实际电网算例上进行仿真验证。结果表明，本文所设计的负荷调度模型和策略可以充分利用不同时间尺度上的负荷资源，有效平衡风电预测功率不确定性所引起的功率不平衡量，并减少系统备用容量。基于多样性保持的空调负荷群调度控制策略
摘要：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。节能发电调度下基于虚拟机组的日前负荷调度模型
摘要：为促进节能减排，扩大系统对可再生能源的接纳，可通过负荷调度将负荷侧可调节资源常态化地纳入到电力系统调度运行中。文章研究将需求侧资源进行虚拟机组建模的方法，分析虚拟机组的成本特性及负荷调度对参与方的经济利益影响，同时分析了负荷的物理特性以及作为虚拟机组需要遵循的约束。在此基础上，建立节能发电调度模式下的日前负荷调度模型，通过日前小时电价调用小时响应负荷和日内可转移负荷，以更少的发电成本实现电力行业更高层次的节能减排，最后通过对负荷调度结果的还原将虚拟机组出力转换为实际负荷值。算例表明所建立的日前负荷调度模型可方便地进行负荷调度，有效降低煤耗和污染物排放，并达到较好的削峰填谷效果。考虑风电不确定性的区间经济调度模型及空间分支定界法
摘要：大规模风电接入电网后，其间歇性和随机性使网络注入功率呈现一定的波动性，给传统确定性的经济调度带来了极大的挑战。以区间数形式对不确定量进行刻画和建模后，采用经济调度得到的优化解也呈现为区间形式。为精确求解区间上下边界（乐观解和悲观解1，将区间优化模型转化为两个确定性的数学规划问题：乐观优化模型为一个简单的线性规划问题，而悲观优化模型为一个NP难问题，根据对偶定理，进一步将该模型转化为一个双线性规划模型，基于线性松弛技术和空间分支定界方法，可以找到该模型的全局最优解。含不确定注入的区间经济调度为调度运行人员提供了直观的上下界信息，为安全评估提供支撑。最后，采用15机300节点系统，分别以日前计划和日内滚动计划为例，并与内点法和穷举法进行对比，结果验证了该方法的有效性。含风电功率时域特性的风电功率序列建模方法
摘要：为了能够生成与已有风电功率序列数据特性一致的风特性的改进马尔可夫链蒙特卡罗（Markov chain Monte Carlo，PV-MC）法，即持续与波动蒙特卡罗（persistence and variation-Monte Carlo，PV-MC）法。该方法基于风电功率状态，首先生成满足状态跳变率矩阵的状态序列；而后，利用风电功率状态的持续特性，确定状态序列中状态的持续时间，得到满足持续特性的状态序列；最后，基于波动特性，将状态序列转换为风电功率序列。利用PV-MC方法与传统的MCMC法分别对全球6个不同地区共26座风电场生成风电功率序列，并与原始风电功率序列进行特性对比分析，结果表明：无论在基本统计特性（均值、标准差、概率密度函数和自相关系数）还是在时域特性（持续性和波动性）上，PV-MC法生成的风电功率序列都优于传统的MCMC法所生成的序列。大规模风电并网后的电力系统广域增益调度控制器设计
摘要：针对风力发电的不确定性以及高渗透率下的大规模风电的远距离输送对系统区域阻尼的带来的负面影响，提出一种能适用于系统运行方式发生较大变化（如风电场风速急剧变化等）的广域控制器设计方法。采用时滞线性参数变化方法对含风电的电力系统进行建模，并将整个参数变化范围进行网格划分，再分别进行控制器设计，然后采用三角隶属函数制定调度准则并进行控制器权值分配，从而构造出满足全部参数变化范围的广域增益调度控制器。对算例的时域仿真表明，所提出的广域控制器设计方法对于系统运行范围发生较大变化的情况仍然具有较理想的效果，与传统的极点配置方法相比具有更强的鲁棒性；与经典的鲁棒控制方法与非线性控制方法相比，具有控制器阶数低、设计方法简单等优点，易于工程实现。所设计的控制器计及了电力系统变时滞的特点，相比传统的Pade近似处理时滞的方法有着更低的保守性。基于闭环供应链的集中性充-换电系统运营优化
摘要：为提高充电站运营的经济性和电网接纳电动汽车充电的积极性，提出集中性充一换电系统的运营优化方案。在设计供应链时，采用C型闭环供应链，明确了系统运营经济性、电网影响与运营计划间的关系；在运营优化时，基于用户行为特性、电池充电特性和计及配送周期的配送模型，以用户的换电需求、充电设施和负荷峰值等为约束，通过优化站内电池的接入充电计划，实现负荷波动的平抑和电池数量的减少；随后提出适用于电池接入优化的约束多目标整数差分进化算法。并与非控制充电、填谷充电、其他算法、不同配送计划和负荷曲线下的结果进行对比，验证了所提出模型和算法的有效性和适用性。考虑容量管理的主动配电网市场化实时竞价运营模式
摘要：针对主动配电网市场化运营的问题，研究市场环境下的主动配电网运营模式，并对主动配电网市场参与主体的目标进行分析。基于多系统在主动配电网中的设计应用，设计考虑线路容量的主动配电网主体实时竞价模式。通过对竞价曲线变化方法的阐述，分析基于容量管理这一技术指标与基于市场清算价格这一经济指标所得的两个目标的均衡优化过程。通过算例分析，利用考虑容量管理的竞价曲线变换方法的主动配电网实时竞价运营模式与未利用该方法的主动配电网相比，有效地限制了功率峰值的出现，并且使得负荷曲线更加平整，同时降低了线损率。直流参与稳定控制的典型场景及技术需求
摘要：能源资源与负荷中心逆向分布特征，决定了为提升能源综合使用效率、实现跨大区资源优化配置，需大力发展特高压直流输电技术。在目标电网发展和演变进程中，交直流混联电网将会呈现出混联结构差异化、电源类型多元化、直流落点规模化、交直耦合效应和动态行为复杂化等特征，不同混联格局则具有其鲜明的稳定特性。应用直流多速率、大容量、多类型功率调控功能，是混联电网稳定控制的重要技术手段，也是实现智能化和柔性化控制的重要措施。以我国运行与规划电网为背景，梳理8类直流参与电网稳定控制的典型场景及策略，并提出促进工程应用的技术发展需求。研究结论，对深入理解交直流混联电网稳定特性，提升混联电网安全稳定运行控制能力，提供了重要技术支撑。基于模拟结晶算法的长效三相平衡优化换相策略
摘要：为解决配网系统中因三相不平衡造成的三相电压不对称、配电变压器出力降低、网络损耗增加等一系列问题，通过综合考虑配网系统中各节点的负荷曲线特征，建立长效三相平衡优化换相模型，弥补了常规基于单个时间点负荷换相模型需要频繁换相的不足；然后，提出一种基于分子动力学原理的新型模拟结晶算法求解模型，以在进化后期获得更高的个体多样性，从而可有效避免陷入早熟，快速求得全局最优换相方案：最后，通过对IEEE34节点配电系统进行三相平衡优化换相计算，验证了所提方法的有效性及优越性。具有多目标量化评估特性的无功电压双阶段分区方法
摘要：针对现有无功分区中缺乏分区结果定量评价标准的问题，提出一种可以对分区结果进行量化评估的大电网双阶段无功电压分区方法。基于对数电压灵敏度计算各母线间的电气距离，利用K-均值对互联电网进行初始分区。提出表征无功电压分区标准的指标体系，通过权重设置构建适用于多目标优化的适应度函数，满足不同运行方式下的量化评估要求，最后，利用改进遗传算法求解帕累托最优分区。IEEE118节点算例和某实际系统算例表明：所提出的双阶段无功电压分区方法在不同运行方式下都具有较好的分区效果，且计算结果可以量化评估，具有理论和工程实用价值。
