本文關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)中的通信網(wǎng)絡(luò)資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京郵電大學(xué)》 2015年

智能電網(wǎng)中的通信網(wǎng)絡(luò)資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究

李乾  

【摘要】：目前電力需求激增,而電能供應(yīng)增長受限,電能供需存在巨大矛盾。但是在電網(wǎng)的需求側(cè)(包括用電網(wǎng)和配電網(wǎng))卻存在著大量的電能浪費。因此在電網(wǎng)需求側(cè)實施資源管理,提升電力資源利用效率勢在必行�；谥悄茈娋W(wǎng)技術(shù)帶來的先進(jìn)通信、計算和測量等技術(shù)的支持,以動態(tài)需求響應(yīng)為代表的新型電網(wǎng)需求側(cè)管理能夠獲得用戶的實時用電需求、用電量等信息,并引導(dǎo)用戶自主調(diào)整用電需求,達(dá)到平衡電網(wǎng)電能供需、降低電能浪費、緩解電網(wǎng)供電壓力的目的。 本論文的研究目標(biāo)是從通信網(wǎng)絡(luò)資源管理及用電負(fù)載調(diào)度的角度提升智能電網(wǎng)動態(tài)需求響應(yīng)性能。電網(wǎng)需求側(cè)的通信網(wǎng)絡(luò)主要承載著用戶用電信息和實時電價信息、負(fù)載控制命令的雙向交互,是實現(xiàn)動態(tài)需求響應(yīng)的基礎(chǔ)。論文首先研究了通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量對動態(tài)需求響應(yīng)性能的影響,并將認(rèn)知無線電技術(shù)及空時域動態(tài)頻譜共享引入到智能電網(wǎng)需求側(cè)的通信網(wǎng)絡(luò)中,增大頻譜利用機會、降低通信網(wǎng)絡(luò)中斷概率,提升動態(tài)需求響應(yīng)性能。同時進(jìn)一步研究了針對多項智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的、基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的動態(tài)頻譜管理,能夠在首先保證高優(yōu)先級智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)性能的同時,充分滿足優(yōu)先級相對低的業(yè)務(wù)對于通信質(zhì)量的要求,并且提升頻譜利用效率。在通信網(wǎng)絡(luò)得到充分保障的基礎(chǔ)上,設(shè)計有效的用戶用電負(fù)載調(diào)度機制同樣非常關(guān)鍵。因此,論文最后研究了基于動態(tài)需求響應(yīng)的電動汽車充放電聯(lián)合調(diào)度管理,用來應(yīng)對大規(guī)模電動汽車接入電網(wǎng)的新型用電場景,緩解電網(wǎng)供電壓力。 本文研究的主要創(chuàng)新點包括以下幾個方面： 1.通過理論分析及仿真驗證得出通信網(wǎng)絡(luò)的不可靠性會降低智能電網(wǎng)動態(tài)需求響應(yīng)的性能。動態(tài)需求響應(yīng)的性能包括用戶滿意度最大化及電力公司供電成本最小化兩個方面。通信網(wǎng)絡(luò)的丟包現(xiàn)象以及通信中斷會造成智能電網(wǎng)控制中心接收到的用戶實時用電需求信息存在波動和不確定性。本論文通過采用邊界值模型、高斯分布模型以及未知分布模型對用戶用電需求波動進(jìn)行建模分析,推導(dǎo)出了通信中斷概率與用戶利潤、電力公司利潤,及動態(tài)需求響應(yīng)性能的關(guān)系(閉式解)；并通過理論分析與仿真驗證得出通信中斷概率會降低動態(tài)需求響應(yīng)性能,而只有在滿足一定條件時通信中斷概率才會降低用戶利潤和電力公司利潤。該結(jié)論為構(gòu)建支撐動態(tài)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)提供理論基礎(chǔ)。 2.針對無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于智能電網(wǎng)動態(tài)需求響應(yīng)所面臨的兩個問題,即缺乏頻譜資源和通信可靠性無法保障,本論文創(chuàng)新性地提出了基于認(rèn)知無線電技術(shù)的、空域與時域相結(jié)合的動態(tài)頻譜共享策略。該空時結(jié)合頻譜共享策略充分利用空域和時域的空閑頻譜資源,最大化頻譜利用機會。同時,與單純的空域或時域頻譜共享相比,通信中斷概率也得到了大幅度的下降。通過對三類頻譜共享方式下的智能電網(wǎng)動態(tài)需求響應(yīng)性能進(jìn)行驗證,進(jìn)一步得出空時結(jié)合頻譜共享策略能夠維持非常高的動態(tài)需求響應(yīng)性能。 3.針對智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)種類繁多、QoS要求差異較大、對頻譜資源有大量需求的特點,構(gòu)建了蜂窩網(wǎng)絡(luò)與廣播電視網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)共存的智能電網(wǎng)鄰域網(wǎng)絡(luò)。一方面該異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以充分利用廣播電視網(wǎng)絡(luò)的空閑頻譜資源來滿足各類智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的頻譜需求；另一方面通過設(shè)計基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的動態(tài)頻譜管理算法,在可用頻譜資源有限的情況下,優(yōu)先最優(yōu)化高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)性能,同時保證低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的QoS性能得到滿足。通過仿真結(jié)果可以得出,與傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜管理相比,基于優(yōu)先級的動態(tài)頻譜管理在頻譜利用效率、滿足智能電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)QOS性能等方面優(yōu)勢明顯。 4.針對大規(guī)模電動汽車接入電網(wǎng)進(jìn)行充電的新型用電場景,提出了基于動態(tài)需求響應(yīng)的電動汽車聯(lián)合充放電調(diào)度算法。在該算法中,動態(tài)需求響應(yīng)充分利用電動汽車在V2G系統(tǒng)中可以利用其車載電池里面的儲能對商業(yè)建筑進(jìn)行供電的特點(即電動車電池放電操作),對電動汽車用戶設(shè)置一定的獎勵機制鼓勵其對商業(yè)建筑供電,從而達(dá)到降低用電高峰期的用電量需求、平滑用電需求曲線的目的,同時還能節(jié)約辦公樓用戶以及電動汽車用戶的用電成本。 論文最后對全文進(jìn)行了總結(jié),并指出了今后的研究方向。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM76;TM73
【目錄】：

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