能源的轉(zhuǎn)型促進了低碳、綠色的可再生能源發(fā)展,加快了智能電網(wǎng)的建設(shè)步伐。未來可再生能源將作為社會發(fā)展依賴的主要能源之一,大規(guī)模地接入到智能電網(wǎng)進行消納,為社會發(fā)展提供能源動力。然而,可再生能源具有不確定性、波動性等特點,這些特點使得電網(wǎng)難以精確地預(yù)測其實際的負(fù)荷出力情況。隨著大規(guī)模的可再生能源接入智能電網(wǎng),電網(wǎng)難以維持實時的供需平衡,使得電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運行受到了嚴(yán)重的威脅。傳統(tǒng)的基于匹配負(fù)荷需求的發(fā)電調(diào)節(jié)方式具有成本高、效率低、反應(yīng)速度慢等缺點,難以滿足高比例可再生能源滲透下的智能電網(wǎng)供需平衡調(diào)控需求。在這種情況下,電網(wǎng)亟需發(fā)展其他新型的供需調(diào)節(jié)方式,以補充傳統(tǒng)調(diào)控方式的不足,增強自身維持供需平衡的能力。電力市場改革為需求側(cè)負(fù)荷資源納入電網(wǎng)調(diào)控體系提供了實現(xiàn)的條件,需求響應(yīng)為需求側(cè)負(fù)荷資源參與電網(wǎng)供需調(diào)節(jié)提供了實現(xiàn)形式。利用需求響應(yīng),電網(wǎng)可以實現(xiàn)削峰填谷,平抑負(fù)荷波動,增強電網(wǎng)維持供需平衡的能力,促進更多的可再生能源接入并消納,同時提升電網(wǎng)與用戶互動程度,為用戶提供用能增值服務(wù)。因此,需求響應(yīng)將是智能電網(wǎng)必不可缺的支撐技術(shù)。居民負(fù)荷資源是需求側(cè)參與需求響應(yīng)的優(yōu)質(zhì)資源,熱水器負(fù)荷是居民側(cè)的主要用能負(fù)荷之一。故本文以居民側(cè)電熱水器負(fù)荷為例,研究了面向需求響應(yīng)的需求側(cè)聚合負(fù)荷協(xié)同控制策略,主要開展的研究內(nèi)容如下:針對負(fù)荷削減型需求響應(yīng),本文研究了采用固定激勵模式的負(fù)荷聚合商模式下的聚合負(fù)荷協(xié)同控制策略,提出了計及可轉(zhuǎn)移加熱時長的THT策略(Strategy Considering Transferable Heating Time)。基于熱水器內(nèi)部的能量流動分析,建立熱水器的加熱時長計算模型,并在此模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合用戶的需求,定義了負(fù)荷的可轉(zhuǎn)移加熱時長。以負(fù)荷的可加熱時長為基礎(chǔ),設(shè)計了 THT策略及其實現(xiàn)架構(gòu),包括分組操作、評估操作、選擇操作和更新操作。分組操作定義了負(fù)荷群的分群規(guī)則,選擇操作建立了基于負(fù)荷可轉(zhuǎn)移加熱時長的選擇規(guī)則,更新操作制定了參與負(fù)荷個體的實時更新規(guī)則。針對負(fù)荷增加型需求響應(yīng)(調(diào)增型需求響應(yīng)),本文研究了采用固定激勵模式的負(fù)荷聚合商模式下的聚合負(fù)荷協(xié)同控制策略,提出了基于優(yōu)先級排序的TRS策略(Response Strategy Considering Temperature Priority)�；谛畔⑽锢砣诤舷到y(tǒng)的實現(xiàn)原理,設(shè)計了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的TRS策略及其實現(xiàn)架構(gòu),包括狀態(tài)感知、實時分析、科學(xué)決策和精準(zhǔn)執(zhí)行。狀態(tài)感知制定了計及負(fù)荷實時狀態(tài)和溫度設(shè)置值上下限約束的狀態(tài)分組規(guī)則;實時分析建立了響應(yīng)量的實時修正方法和執(zhí)行動作類型的確定方法;科學(xué)決策定義了負(fù)荷選擇的優(yōu)先級,并建立了基于優(yōu)先級的負(fù)荷選擇規(guī)則;精準(zhǔn)執(zhí)行規(guī)定了被選擇個體的控制信號生成方法。針對TRS策略應(yīng)用場景下,負(fù)荷聚合商云中心可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)處理壓力較大的情況,本文研究了緩解負(fù)荷聚合商中心數(shù)據(jù)處理壓力的策略,提出了計及控制間隔的TCIS策略(Strategy Considering Control Interval)�；诒镜赜嬎愫椭行奶幚韰f(xié)同思想,設(shè)計了 TCIS策略及其實現(xiàn)架構(gòu),將策略的部分?jǐn)?shù)據(jù)計算工作轉(zhuǎn)移至各負(fù)荷終端的本地完成。基于上述實現(xiàn)原理,定義了考慮控制間隔的負(fù)荷響應(yīng)特性表征函數(shù),并結(jié)合選擇優(yōu)先級,建立了能夠同時反映負(fù)荷響應(yīng)類型和優(yōu)先級的響應(yīng)狀態(tài)模型,以支撐TCIS策略將部分計算工作轉(zhuǎn)移至各負(fù)荷終端。依據(jù)定義的負(fù)荷響應(yīng)狀態(tài)模型,設(shè)計了 TCIS策略,制定了基于負(fù)荷響應(yīng)狀態(tài)的決策規(guī)則。與TRS策略相比,TCIS策略通過適當(dāng)?shù)卦龃罂刂崎g隔和轉(zhuǎn)移部分計算至負(fù)荷終端,降低了數(shù)據(jù)交互頻度,減緩了負(fù)荷聚合商中心的數(shù)據(jù)處理壓力。針對負(fù)荷增加型需求響應(yīng),本文研究了采用靈活激勵模式的負(fù)荷聚合商模式下的聚合負(fù)荷協(xié)同控制策略,提出了基于用戶個性化定制的UCOS策略(User Cost Optimization Strategy),以實現(xiàn)負(fù)荷聚合商的用戶激勵成本支出最小化。針對靈活激勵模式下采用的多層次激勵模型,分析了決策過程中產(chǎn)生的優(yōu)化問題。基于該優(yōu)化問題,設(shè)計了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的“狀態(tài)感知-實時分析-科學(xué)決策-精準(zhǔn)執(zhí)行”的UCOS策略。狀態(tài)感知設(shè)計了負(fù)荷響應(yīng)特性標(biāo)識的生成原理,科學(xué)決策建立了以用戶激勵成本支出最小為目標(biāo),以負(fù)荷實時響應(yīng)特性和用戶個性化需求為約束的負(fù)荷選擇優(yōu)化決策規(guī)則。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM732
【部分圖文】：

第丨章緒論逡逑第１章緒論逡逑１．丨研丸背京及思NB逡逑全球工業(yè)化以來，傳統(tǒng)化石能源被大量開發(fā)利用，導(dǎo)致能源緊張、環(huán)境惡化、逡逑氣候變暖等一系列突出問題，嚴(yán)重威脅人類生存和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。依賴傳統(tǒng)化石逡逑能源的生產(chǎn)發(fā)展模式己經(jīng)難以為繼，社會生產(chǎn)發(fā)展的能源供給正發(fā)生重大的轉(zhuǎn)型和逡逑變革，低碳化、清潔化將是能源發(fā)展不可阻擋的趨勢［１＿２１。以風(fēng)能、太陽能等為代表逡逑的低碳、綠色的可再生能源正逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，成為未來社會發(fā)展的主要供逡逑能ｔ３＇在這種背景下，近年來我國可再生能源發(fā)電裝機容量和裝機比重逐年呈現(xiàn)快逡逑速上升的趨勢，如圖１－１和圖１－２所示１５－６１預(yù)計到２０３０年可再生能源發(fā)電裝機比逡逑重將超過４０％［７］。逡逑T再能q娣⒌繾盎蘗浚ǖノ唬和潁媯擼╁義

本文編號：2831644