融合可控負(fù)荷靈活響應(yīng)的電力系統(tǒng)有功-頻率控制研究.pdf

1、傳統(tǒng)意義上，電力系統(tǒng)的有功/頻率調(diào)節(jié)過程是對發(fā)電側(cè)的備用資源的調(diào)整來跟蹤負(fù)荷變化的過程。在預(yù)先對負(fù)荷變化進(jìn)行預(yù)測并確定好發(fā)電的機(jī)組組合的情況下，負(fù)荷的隨機(jī)變化對電力系統(tǒng)的影響是可控的。但是隨著發(fā)電側(cè)供給資源結(jié)構(gòu)的不斷變化，特別是當(dāng)核電、風(fēng)電等其他間歇性能源發(fā)電的比率不斷提高，發(fā)電側(cè)應(yīng)對供需平衡所需準(zhǔn)備的備用容量也在增長。若僅僅依靠發(fā)電側(cè)的備用資源進(jìn)行頻率調(diào)整，會虧損相當(dāng)一部分火電機(jī)組發(fā)電容量的經(jīng)濟(jì)成本和機(jī)組參與調(diào)頻造成的環(huán)境成本。在這種

2、情況下，更多的相關(guān)研究開始關(guān)注從負(fù)荷側(cè)挖掘調(diào)頻資源的思路。
　　電力系統(tǒng)中具有大量較好調(diào)節(jié)能力的負(fù)荷資源，如空調(diào)，冰箱，照明負(fù)荷，電動(dòng)汽車等，可以很好地響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)整需求，抑制系統(tǒng)頻率的大幅度隨機(jī)波動(dòng)。對負(fù)荷調(diào)頻資源的利用，最主要地需考慮如何整合調(diào)度潛在負(fù)荷資源，其次地是考慮控制對用戶的負(fù)面作用，無論是短時(shí)間的投切或是直接改變用戶需求。對負(fù)面作用的影響不予考慮或者考慮十分粗糙，則會直接降低用戶參與電網(wǎng)調(diào)度的積極性。本文以具有照明需

3、求的LED負(fù)荷與儲能特性的PEV負(fù)荷為例，分析了不同負(fù)荷的用戶需求特性，并將它們納入到電網(wǎng)系統(tǒng)有功/頻率調(diào)整的體系當(dāng)中，完成的研究工作和取得成果如下:
　　1)在LED負(fù)荷個(gè)體和蒙特卡洛群體數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出了LED主動(dòng)參與系統(tǒng)調(diào)頻的策略。首先，本文建立了單個(gè)LED的負(fù)荷-光照特性模型，每個(gè)LED都在光照標(biāo)準(zhǔn)要求下考慮了用戶的舒適度。采用蒙特卡洛模擬的方法建立起了LED負(fù)荷群集響應(yīng)模型，并對LED負(fù)荷的工作場合進(jìn)行分類:分為局

4、部照明場合，室內(nèi)照明場合和交通照明場合。之后，對不同種類的LED制定了適用于不同負(fù)荷個(gè)體的分類控制策略，以不同場合下的光照標(biāo)準(zhǔn)為調(diào)光區(qū)間，讓LED根據(jù)本地頻率信號對自身光照需求進(jìn)行主動(dòng)響應(yīng)。最后，在區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)上驗(yàn)證了LED參與AGC調(diào)頻的有效性。
　　2)設(shè)計(jì)了PEV負(fù)荷參與系統(tǒng)靜態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的控制策略，該策略在系統(tǒng)級別的經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的基礎(chǔ)上提出了同時(shí)協(xié)調(diào)源—荷資源的雙層優(yōu)化調(diào)度模型。采用了平均場博弈的方法來進(jìn)行底層PEV負(fù)荷的優(yōu)

5、化控制，設(shè)計(jì)了層級之間的交互機(jī)制，保證了底層控制目標(biāo)與上層優(yōu)化目標(biāo)的一致性，解決了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度過程中遇到的信息處理，信息交互等問題，將最優(yōu)控制調(diào)度決策的問題分別進(jìn)行了解耦和統(tǒng)一化處理，最終達(dá)到多層級細(xì)粒度優(yōu)化的效果。本文將MFG算法應(yīng)用于底層PEV充電控制和信息交互，采用常規(guī)確定性算法（內(nèi)點(diǎn)法）進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，最終在不斷的聯(lián)立交互過程中得到滿足精度的解。算例驗(yàn)證了MFG方法在優(yōu)化底層PEV負(fù)荷控制方面的優(yōu)越性，分析了源-荷資源協(xié)同調(diào)度的可

6、行性。
　　3)計(jì)及可控負(fù)荷作為調(diào)度資源的經(jīng)濟(jì)性，將LED負(fù)荷和PEV負(fù)荷資源納入到傳統(tǒng)發(fā)電控制體系中，提出了融合兩種可控負(fù)荷響應(yīng)的AGC模型。在一次調(diào)頻時(shí)間尺度上LED負(fù)荷根據(jù)頻率信號進(jìn)行分散式控制，根據(jù)頻率偏差改變用戶的光照需求來引起負(fù)荷功率變化，為電網(wǎng)提供一次調(diào)頻備用。在二次調(diào)頻時(shí)間尺度上，開始計(jì)及源-荷資源的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行負(fù)荷分配，實(shí)現(xiàn)頻率控制。在每一采樣周期，PEV負(fù)荷通過MFG方法響應(yīng)由發(fā)電機(jī)組的耗量微增率進(jìn)行下層的負(fù)荷優(yōu)