供給側(cè)可再生能源的大規(guī)模接入和需求側(cè)用能結(jié)構(gòu)的調(diào)整成為能源發(fā)展趨勢下的必然趨勢,隨著大量的高能效且信息化的電力負荷逐步替代低能效的污染性用能設(shè)備、智能用電支撐技術(shù)的發(fā)展,使得負荷資源的集群管控成為可再生能源消納及波動性平抑的有效手段。目前的發(fā)展進程中由于用戶電能替代成本偏高,使得其推廣阻力較大,因此,尋求良好的發(fā)展模式,同時進一步挖掘負荷資源的可用潛力,提升其在供需平衡和輔助服務(wù)中的調(diào)控有效性,是促進能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵需求。本文主要面向這一發(fā)展需求,探索多元均衡的需求側(cè)用能結(jié)構(gòu)變革方式及其支撐技術(shù)體系,并針對其中的具體技術(shù)需求,以溫控負荷為主體,從模型優(yōu)化、態(tài)勢感知、優(yōu)化調(diào)控等方面提出了相應(yīng)的優(yōu)化解決方案,以期實現(xiàn)需求側(cè)負荷資源的合理發(fā)展利用。針對需求側(cè)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中電能替代推行受阻的問題,引入“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術(shù)理念,提出以具備售電能力的負荷聚合商主體為樞紐的“互聯(lián)網(wǎng)+”電能替代發(fā)展模式,利用電力市場體制改革所提供的發(fā)展環(huán)境,在考慮可再生能源消納需求和電網(wǎng)調(diào)控需求的情況下,通過對增量高聚合性負荷資源的集群利用實現(xiàn)多方收益均衡的可持續(xù)發(fā)展模式;進一步的,面向負荷資源分析調(diào)控中愈加多元且精細化的發(fā)展需求,提出了負荷態(tài)勢的技術(shù)概念,并對其進行本體論展開,提出以靜態(tài)勢和動態(tài)勢分別描述負荷所處的絕對狀態(tài)和相對變化趨勢,更加全面系統(tǒng)地闡述基于多維狀態(tài)信息的負荷可控能力描述模型,進而,建立并梳理了負荷態(tài)勢感知的技術(shù)架構(gòu)及其典型場景下的應(yīng)用前景,明確了其實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)支撐體系,為需求側(cè)資源管控提供了方向性參考。針對用戶行為與離散控制模式下溫度邊界狀態(tài)對于溫控負荷模型的影響,提出了計及用戶行為及離散控制偏差的溫控負荷優(yōu)化模型,在目前廣泛應(yīng)用的熱電等效參數(shù)(Equivalent Thermal Parameters,ETP)模型基礎(chǔ)上,首先根據(jù)影響作用的差異性將用戶行為劃分為直接性行為和附加性行為,并針對附加性行為在模型中無法體現(xiàn)而導(dǎo)致的偏差問題,以熱水器用水行為為典型例,通過熱力學(xué)的理論推導(dǎo)明確其影響關(guān)系,進而提出在模型中引入了行為附加項,提升溫控負荷模型對于實際狀態(tài)描述的精確性;在此基礎(chǔ)上,針對離散控制過程中處于溫度邊界狀態(tài)的負荷可能存在的運行偏差問題,提出了臨界溫度效應(yīng),并闡述了產(chǎn)生原理和影響因素關(guān)系,在原理分析基礎(chǔ)上提出了離散控制偏差修正因子,并在模型中進行表達,實驗結(jié)果證明所述的溫控負荷優(yōu)化模型能夠?qū)崿F(xiàn)對于實際運行狀態(tài)的有效追蹤。綜合用戶行為和離散控制偏差兩方面影響分析和模型優(yōu)化,本文所提出的優(yōu)化模型實現(xiàn)了對于溫控負荷模型表述精確性的提升,為相關(guān)的研究工作提供了更加可信的模型基礎(chǔ)。針對負荷態(tài)勢感知過程中的對于負荷動態(tài)運行特性的學(xué)習(xí)和分析推演需求,在用戶側(cè)引入AI Agent的技術(shù)概念,面向典型的家庭能用負荷進行分類模型總結(jié),并考慮實際用戶負荷間的差異性,通過自學(xué)習(xí)式的求解過程實現(xiàn)基本模型和參數(shù)認知;在此基礎(chǔ)上,提出了基于時域特征拓展的隨機森林負荷行為分析方法,并根據(jù)負荷的空間分布特性進行集群化處理,建立了考慮時間序列影響關(guān)系和空間內(nèi)負荷關(guān)聯(lián)關(guān)系的時域拓展特征矩陣,并針對其帶來的計算差異性在隨機森林算法計算過程中通過矩陣拉直計算和映射處理,實現(xiàn)對于負荷運行行為的準確預(yù)測分析,并基于其分析結(jié)果提出了用戶行為的動態(tài)分析和可控能力分析方法,為負荷群的態(tài)勢感知實現(xiàn)提供了有效方案,也為后續(xù)的調(diào)控實現(xiàn)提供了理論支撐。針對溫控負荷群調(diào)控過程中存在的異構(gòu)特性影響和精確性需求,提出了考慮異構(gòu)特性的溫控負荷群調(diào)控策略,在不同的負荷群構(gòu)成和調(diào)控模式下,分別針對集中式和獨立式的異構(gòu)負荷群調(diào)控架構(gòu),提出了基于協(xié)同優(yōu)化的異構(gòu)負荷群調(diào)控方法和基于泛化指標的異構(gòu)負荷群聯(lián)合調(diào)控方法。前者主要通過基于可控能力分析結(jié)果在異構(gòu)負荷群之間實現(xiàn)任務(wù)分解和協(xié)同,并針對負荷群內(nèi)的同構(gòu)負荷調(diào)控提出考慮可控功率裕度、可調(diào)溫度裕度和可調(diào)時間裕度的負荷態(tài)勢指標,實現(xiàn)精準調(diào)控;后者則考慮在異構(gòu)負荷在統(tǒng)一平臺橫向交叉的聯(lián)合調(diào)控模式下評價標準差異性明顯的隔閡,將負荷態(tài)勢進一步泛化為能量和時間維度的共性表述,提出泛化態(tài)勢指標分析及其量化計算方法,進而實現(xiàn)異構(gòu)負荷之間的聯(lián)合調(diào)控,并通過仿真驗證了方法的有效性,為異構(gòu)溫控負荷群的精準調(diào)控實現(xiàn)提供參考。
【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】：TM73
【部分圖文】：

能源是現(xiàn)代社會發(fā)展的重要推動力，也是新一輪科技革命的重點關(guān)注領(lǐng)域。尤??其進入２１世紀以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、先進通信信息及可再生能源等相關(guān)技術(shù)與能源??產(chǎn)業(yè)的深度融合，互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源、能源互聯(lián)網(wǎng)、泛在能源物聯(lián)網(wǎng)等系列技術(shù)概念??的提出為能源領(lǐng)域發(fā)展開啟了新篇章。??根據(jù)２０１８年ＢＰ發(fā)布的世界能源統(tǒng)計年鑒［｜］，總體而言，世界能源的發(fā)展形勢??開始進入一定的平穩(wěn)期或稱之為瓶頸期，２０１７年，世界能源消費中，煤炭消費量出??現(xiàn)了?２０１３年之后的首次增長，石油的即期布倫特均價也出現(xiàn)了?２０１２年以來的首次??增長，而能源消費帶來的碳排放也出現(xiàn)了反彈，增長了?１．６％，這意味著世界能源的??低碳化發(fā)展趨勢逐步放緩甚至可能出現(xiàn)反復(fù)。具體的一次能源消費構(gòu)成如圖１－丨所??示，我國２０１７年的一次能源消費中，傳統(tǒng)的礦石能源（煤炭＋石汕）消費占比雖然??呈穩(wěn)步下降的趨勢，但目前仍占到／?７９．８５％，且其中煤炭的總消費Ａ比達６０．４３％，??遠高于世界平均的６１．８３％和２７．３２％；我國天然氣占比雖然均１丨１：界平均水平相去較??遠，但隨著“煤改氣”項目的推廣實施，己然有著明顯提升，增速明顯；而可再生??能源方面，我國的消費占比為３．４１％，已逐步趨近世界平均水平，但距離清潔化低??碳化發(fā)展的肖標還有明顯差距。??１００％??Ｋ：Ｋ：；：＾：；：；：ｌ：；?限孩Ｐ?孩節(jié)涵忽?�。�；；現(xiàn)調(diào)忍???

．就目前我國電力領(lǐng)域結(jié)構(gòu)的形勢而言，可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛，截２０１７年，風(fēng)電裝機容量己達１６３６７萬千瓦，光伏裝機容量己達１３０２５萬千瓦，均世界首位［３］。但從總體上而言，能源結(jié)構(gòu)比例仍不容樂觀，火電的出力占比達到了??６７．１４％，相較于世界３８．０５％的平均水平仍有明顯的差距，而可再生能源的出力占比??雖然從數(shù)據(jù)上逐步逼近世界平均水平，具體的數(shù)據(jù)對比如圖１－３所示；但事實上，??

第１章緒論??史性遺留問題，嚴重過剩的火電裝機量難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)有效的能源轉(zhuǎn)型，另方面則是由于可再生能源的接入并網(wǎng)存在諸多的約束和瓶頸，從地理分布上而言，??我國的可再生能源基地大量集中在“三北”地區(qū)，而用電量較高的Ｋ域則集中在華??東及東南沿海一帶，雖然己經(jīng)在通過遠距離輸電技術(shù)等系統(tǒng)支撐技術(shù)逐步推進電量外送，但是仍然存在著大量的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，２０１８年，個閨風(fēng)電棄風(fēng)電量總計２７７億千瓦時，平均棄風(fēng)率為７％，其中新疆棄風(fēng)電量為１０７億千瓦時、棄風(fēng)率為２３％；??甘肅棄風(fēng)電量為５４億千瓦時、棄風(fēng)率為１９％；內(nèi)蒙古棄風(fēng)電量、棄風(fēng)率則分別為??７２億千瓦時、１０％；同時，新疆甘肅也是棄光現(xiàn)象的聚集區(qū)，２０１８年新疆棄光電量??為２１．４億千瓦時，棄光率１６％；而甘肅棄光電量為１０．３億千瓦時，棄光率１０％１４］；??從支撐技術(shù)上而言，由于可再生能源的隨機性和系統(tǒng)運行狀態(tài)的制約，使得高比例??可再生能源接入下的電力系統(tǒng)供需平衡調(diào)控成為亟待解決的問題，但傳統(tǒng)的儲能系??統(tǒng)、電力外送、發(fā)電機組協(xié)調(diào)等方式均存在明顯的局限性，只關(guān)注于發(fā)、輸電過程??的優(yōu)化，而對于考慮需求側(cè)資源能動性的可再生能源消納有效的支撐技術(shù)還尚未發(fā)??展成熟。??
【參考文獻】

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本文編號：2836722