基于集群负荷需求响应的主动配电网优化控制策略研究

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1、基于集群负荷需求响应的主动配电网优化控制策略研究ResearchonOptimalControlStrategyofActiveDistributionNetworkwithAggregatedLoadsDemandResponse学科专业：电气工程作者姓名：刘开欣指导教师：贾宏杰教授天津大学电气自动化与信息工程学院2017年11月摘要现阶段，能源短缺和环境保护问题日益凸显，可再生能源投入电网比例逐年提升。但由于以风光为代表的可再生能源具有较强的随机性、波动性与间歇性，接入电网后会对电能质量、电力供需平衡及电力系统安全性带来较大挑

2、战。另一方面，随着电力系统用户负荷日趋多样化和规模化，具有良好互动调节特性的可调、可控负荷占比稳步增加。此外，随着通信和控制技术不断升级，需求侧可控柔性负荷比例也逐渐提升。主动配电网(ActiveDistributionNetwork,ADN)的核心技术之一就是合理利用需求侧可控负荷(demandsidecontrollableload)资源，实现与可再生能源的协同配合，为电网提供波动平抑、负荷跟踪等多种辅助服务。本文围绕需求侧可控负荷参与可再生能源集成相关技术开展研究，涉及需求侧可控负荷建模、调控及参与电网辅助服务等方面。具体工

3、作如下：(1)研究了“自下而上”的典型需求侧可控负荷机理建模方法，考虑可控负荷的物理动态机理(热力学、充放电特性等)、用户用电特性等各方面因素影响，对典型需求侧可控负荷进行动态机理建模，并建立相应的热电或“电能-化学能”耦合模型，可反映负荷调控过程中需求侧可控负荷“非电量”和“电量”的相互转化关系。进一步，将该方法应用于三种典型需求侧可控负荷：电热泵(heatpump)、中央空调(centralairconditioning)和电动汽车(electricvehicle)，分别构建了三种需求侧可控负荷机理模型。“自下而上”的建模方法

4、，为进一步设计负荷调控策略和需求侧可控负荷参与可再生能源集成，提供了模型支持。(2)基于通用参数序列化负荷控制策略，对电热泵、电动汽车、中央空调三种需求侧可控负荷进行了讨论，选取和制定了相应的调控方案：①电热泵：采用室内温度作为排序指标，选取基于温度优先序列的电热泵控制策略，实现了负荷的统一调控；②电动汽车：采用能量状态作为排序指标，选取基于能量状态优先队列控制方法，实现了对电动汽车的有效调控；③中央空调：以主机为研究对象，采用负载率作为排序指标，并制定了一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制策略，避免了传统方法需要对机组频

5、繁启停的弊端。通过多个算例分析，验证了所提方法的合理性与有效性。(3)提出了一种面向“可再生能源-配电网络-需求侧可控负荷”互动，基于区域信息的主动配电网分层协同调控框架。其上层采用配电网潮流追踪(DistributionPowerFlowTracing,DPFT)算法，实现了一种新的主动配电网区域集群需求响应优化控制策略。配电网潮流追踪算法基于配网潮流信息，充分考虑到“源-网-荷”耦合特性，确定与可再生能源关联紧密的负荷区域，并做有效的功I率波动分配。下层在考虑电网、不同受益方利益和区域负荷控制成本的前提下，实现了多种需求侧可控

6、负荷的最优响应，可实现平抑主动配电网联络线功率的目的。关键词：主动配电网，负荷调控，参数序列化，配网潮流追踪，区域控制成本，可再生能源集成IIABSTRACTInrecentyears,energyshortagesandenvironmentalprotectionissueshavebecomeincreasinglyprominent,theproportionofrenewableenergyinthepowergridincreasedyearbyyear.However,whenconnectingtothepower

7、grid,duetotherenewableenergyhasfeaturesofstrongrandomness,volatilityandintermittent,itmaycauseproblemslikethepowerquality,powersupplyanddemandbalanceandpowersystemsecurityissues.Ontheotherhand,asthepowersystemloadshaverichdiversitiesandlargerscale,thepercentofresource

8、withcharacteristicsofgoodinteractiveadjustment,adjustable,controllableincreasesteadily.Inaddition,withthecontinuousupgrading