【摘要】：智能電網(wǎng)的發(fā)展以及能源互聯(lián)網(wǎng)的推廣使得電力網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的交互機(jī)理日益復(fù)雜�，F(xiàn)代電力系統(tǒng)已不再是傳統(tǒng)意義上的電力設(shè)備網(wǎng)絡(luò),而是發(fā)展成為電力信息物理耦合系統(tǒng)(cyber physical system,CPS),它通過(guò)計(jì)算設(shè)備、傳感設(shè)備、通信設(shè)備、物理設(shè)備等的相互協(xié)同,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)整體運(yùn)行性能的最優(yōu)化。在此背景下,精準(zhǔn)描述CPS研究對(duì)象,靈活表征CPS特性,采用CPS融合的技術(shù)手段對(duì)電力CPS進(jìn)行建模與分析,不僅對(duì)電力CPS環(huán)境中復(fù)雜通信系統(tǒng)、多元信息系統(tǒng)與電力系統(tǒng)之間交互影響的研究具有理論價(jià)值,同時(shí)對(duì)負(fù)荷控制策略的合理制定具有實(shí)際指導(dǎo)意義。本論文以負(fù)荷控制業(yè)務(wù)為著眼點(diǎn),突破電力CPS中物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)割裂建模的傳統(tǒng)模式,深入地開(kāi)展了“面向電力系統(tǒng)負(fù)荷控制的信息物理耦合建模與應(yīng)用”的研究工作。本論文從負(fù)荷控制業(yè)務(wù)的不同時(shí)間尺度出發(fā),探索應(yīng)急調(diào)度模式和常規(guī)調(diào)度模式下的耦合建模與分析方法,分別提出基于關(guān)聯(lián)特性的矩陣建模方法以及融合多元信息的負(fù)荷聚合建模方法,并制定了考慮通信延時(shí)影響的應(yīng)急調(diào)度策略以及基于聚合響應(yīng)潛力的常規(guī)調(diào)度策略。論文主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新包括:1)針對(duì)應(yīng)急調(diào)度模式,對(duì)電力CPS的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行深入分析,提出基于關(guān)聯(lián)特性矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)建模方法,對(duì)電力CPS中能量流與信息流的復(fù)雜交互機(jī)理進(jìn)行了全面的描述。首先,對(duì)電力CPS邏輯進(jìn)行梳理與抽象,得到電力CPS基本分析單元;采用多元組定量描述信息節(jié)點(diǎn)、二次設(shè)備節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的外特性,采用關(guān)聯(lián)特性矩陣的方法定量描述電力CPS各組成部分間的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系及特性,形成完整的電力CPS耦合模型;最后,通過(guò)實(shí)際電網(wǎng)算例說(shuō)明所提出的電力CPS模型可以有效的描述電力CPS內(nèi)部復(fù)雜的耦合關(guān)系,并且分析了通信、信息和物理等各種因素對(duì)電力CPS的影響。2)基于關(guān)聯(lián)特性矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)建模方法,對(duì)負(fù)荷緊急控制中的通信延時(shí)進(jìn)行計(jì)算分析;綜合考慮應(yīng)急模式下負(fù)荷控制的通信延時(shí),以及通信延時(shí)對(duì)頻率最低點(diǎn)影響程度等因素,提出一種考慮通信延時(shí)影響的快速負(fù)荷控制策略,并結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)算例分析了通信延時(shí)對(duì)負(fù)荷控制量的影響。3)針對(duì)常規(guī)調(diào)度模式,研究融合多元信息的負(fù)荷聚合模型。在分析大規(guī)模用戶側(cè)主動(dòng)負(fù)荷聚合響應(yīng)潛力時(shí),考慮負(fù)荷自身運(yùn)行的物理特性,結(jié)合用戶舒適度、響應(yīng)原則(響應(yīng)次數(shù)、響應(yīng)時(shí)長(zhǎng))等信息,建立融合主觀信息的大規(guī)模用戶側(cè)主動(dòng)負(fù)荷聚合模型,對(duì)某一時(shí)段內(nèi)負(fù)荷響應(yīng)潛力進(jìn)行量化評(píng)估,并分析了不同因素對(duì)該響應(yīng)潛力的影響。4)基于大規(guī)模用戶側(cè)主動(dòng)負(fù)荷聚合響應(yīng)潛力,提出一種考慮動(dòng)態(tài)響應(yīng)潛力的負(fù)荷雙層控制策略。在上層策略中,控制中心收集不同負(fù)荷聚合商所管轄區(qū)域負(fù)荷的聚合響應(yīng)潛力值,并依據(jù)潛力值按比例分配功率缺額量給不同的負(fù)荷聚合商;在下層策略中,各負(fù)荷聚合商接收到控制中心下發(fā)的調(diào)度控制需求,綜合考慮各種因素(響應(yīng)成本、響應(yīng)條件、用戶舒適度等),建立家庭負(fù)荷響應(yīng)情況的優(yōu)化分配模型。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM76
【圖文】：

圖3-1傳統(tǒng)負(fù)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)的系統(tǒng)慣量越來(lái)越小，電僅僅通過(guò)現(xiàn)有的多直流提升、抽水電站切泵等措施已不統(tǒng)對(duì)負(fù)荷控制的精準(zhǔn)度以及快速性提出了更高的要求。制系統(tǒng)升級(jí)成“源-網(wǎng)-荷友好互動(dòng)精準(zhǔn)負(fù)控系統(tǒng)”，該性負(fù)荷、分布式電源、分布式儲(chǔ)能等），為大電網(wǎng)安全]。精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖 3-2所示。省級(jí)源網(wǎng)荷系統(tǒng)主站 區(qū)域電網(wǎng)控制指令負(fù)控中心站2M光纖 2M光纖2M光纖 2M光纖省級(jí)骨干網(wǎng)組網(wǎng)

第三章 考慮通信延時(shí)影響的快速負(fù)荷控制策略研究-37-圖3-9負(fù)控量與通信延時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖由圖 3-9可知，負(fù)荷控制量與通信延時(shí)基本成指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，即通信延時(shí)越長(zhǎng)，負(fù)荷控制量的增加量越多。這是因?yàn)楣收习l(fā)生后，切負(fù)荷動(dòng)作越晚，頻率下跌持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，頻率偏差越大，為了維持相同的最低頻率值 49.2Hz，系統(tǒng)所需要的響應(yīng)負(fù)控量增加的強(qiáng)度也更大。一般情況下，系統(tǒng)慣量越小，相同故障下頻率跌落速度越快，頻率最低點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)刻越短，負(fù)荷響應(yīng)量對(duì)通信延時(shí)越敏感，響應(yīng)量隨通信延時(shí)增加而增長(zhǎng)的速度越快。值得注意的是，本文重點(diǎn)關(guān)注通信延時(shí)對(duì)故障后頻率最低點(diǎn)的影響程度，暫不考慮頻率恢復(fù)策略。事實(shí)上，負(fù)荷響應(yīng)量的增長(zhǎng)，不僅能保證頻率最低點(diǎn)不跌落，同時(shí)對(duì)后續(xù)頻率恢復(fù)也有一定的幫助，在響應(yīng)量過(guò)大的情況下可能出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，在制定后續(xù)的恢復(fù)策略時(shí)需要考慮。3.5本章小結(jié)電力 CPS 對(duì)信息系統(tǒng)的依存度越來(lái)越高，通信網(wǎng)絡(luò)可靠性在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行中扮演的角色也愈加重要。本章開(kāi)展了通信延時(shí)對(duì)負(fù)荷控制量影響的研究�；诘诙绿岢龅年P(guān)聯(lián)特性矩陣信息物理建模方法對(duì)通信延時(shí)進(jìn)行計(jì)算，并提出一種考慮通信延時(shí)影響的快速負(fù)荷控制策略。最后，結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行頻率恢復(fù)效果對(duì)比分析。

第四章 基于負(fù)荷聚合潛力的信息物理建模方法研究-43-圖4-1負(fù)荷樣本聚合響應(yīng)潛力曲線圖圖 4-1給出了 60min 內(nèi)的智能負(fù)荷群體功率響應(yīng)聚合曲線，從曲線可以很清晰地看出不同智能負(fù)荷群的響應(yīng)能力并非固定值，而是一個(gè)時(shí)變量。當(dāng)有功缺額時(shí)間在 15min內(nèi)時(shí)，智能負(fù)荷群的響應(yīng)功率基本呈線性下降趨勢(shì)；當(dāng)響應(yīng)時(shí)間超過(guò) 15min，響應(yīng)功率將經(jīng)過(guò)一段波動(dòng)后下降。此外，各類負(fù)荷變化規(guī)律也有差異。空調(diào)和熱水器負(fù)荷的響應(yīng)功率存在兩個(gè)尖峰，這是由于智能負(fù)荷有兩次響應(yīng)機(jī)會(huì)；熱水器負(fù)荷群的響應(yīng)周期較長(zhǎng)，且兩個(gè)尖峰之間存在“響應(yīng)死區(qū)”，這是因?yàn)闊崴髫?fù)荷熱交換過(guò)程較空調(diào)的要慢。電動(dòng)汽車負(fù)荷群的響應(yīng)功率在前 15min 內(nèi)基本保持平穩(wěn)，隨后將緩慢下降。由聚合模型可知，影響智能負(fù)荷提供負(fù)荷支撐的聚合特性的因素主要包括兩點(diǎn)：1）用戶舒適度區(qū)間，2）響應(yīng)次數(shù)。下面通過(guò)控制變量法進(jìn)一步研究各類負(fù)荷在不同條件下的聚合響應(yīng)能力。1）用戶舒適度保持負(fù)荷響應(yīng)2次，改變?nèi)愗?fù)荷舒適度區(qū)間

【參考文獻(xiàn)】

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1 湯奕;魯針針;伏祥運(yùn);;居民主動(dòng)負(fù)荷促進(jìn)分布式電源消納的需求響應(yīng)策略[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2015年24期

2 劉東;盛萬(wàn)興;王云;陸一鳴;孫辰;;電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年14期

3 田世明;欒文鵬;張東霞;梁才浩;孫耀杰;;能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)與關(guān)鍵技術(shù)[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年14期

4 周磊;李揚(yáng);高賜威;;聚合空調(diào)負(fù)荷的溫度調(diào)節(jié)方法改進(jìn)及控制策略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年31期

5 王珂;姚建國(guó);姚良忠;楊勝春;雍太有;;電力柔性負(fù)荷調(diào)度研究綜述[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2014年20期

6 姚明濤;胡兆光;張寧;段煒;張健;;工業(yè)負(fù)荷提供輔助服務(wù)的多智能體響應(yīng)模擬[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年25期

7 曾丹;姚建國(guó);楊勝春;王珂;周競(jìng);李亞平;;應(yīng)對(duì)風(fēng)電消納中基于安全約束的價(jià)格型需求響應(yīng)優(yōu)化調(diào)度建模[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年31期

8 田世明;王蓓蓓;張晶;;智能電網(wǎng)條件下的需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年22期

9 楊勝春;劉建濤;姚建國(guó);丁洪發(fā);王珂;李亞平;;多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)的柔性負(fù)荷互動(dòng)響應(yīng)調(diào)度模型與策略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年22期

10 王蓓蓓;;面向智能電網(wǎng)的用戶需求響應(yīng)特性和能力研究綜述[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年22期

本文編號(hào)：2744008