融合可控負荷靈活響應的電力系統(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)整來跟蹤負荷變化的過程。在預先對負荷變化進行預測并確定好發(fā)電的機組組合的情況下，負荷的隨機變化對電力系統(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，特別是當核電、風電等其他間歇性能源發(fā)電的比率不斷提高，發(fā)電側(cè)應對供需平衡所需準備的備用容量也在增長。若僅僅依靠發(fā)電側(cè)的備用資源進行頻率調(diào)整，會虧損相當一部分火電機組發(fā)電容量的經(jīng)濟成本和機組參與調(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)能力的負荷資源，如空調(diào)，冰箱，照明負荷，電動汽車等，可以很好地響應電網(wǎng)的調(diào)整需求，抑制系統(tǒng)頻率的大幅度隨機波動。對負荷調(diào)頻資源的利用，最主要地需考慮如何整合調(diào)度潛在負荷資源，其次地是考慮控制對用戶的負面作用，無論是短時間的投切或是直接改變用戶需求。對負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負荷與儲能特性的PEV負荷為例，分析了不同負荷的用戶需求特性，并將它們納入到電網(wǎng)系統(tǒng)有功/頻率調(diào)整的體系當中，完成的研究工作和取得成果如下:
　　1)在LED負荷個體和蒙特卡洛群體數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，提出了LED主動參與系統(tǒng)調(diào)頻的策略。首先，本文建立了單個LED的負荷-光照特性模型，每個LED都在光照標準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負荷群集響應模型，并對LED負荷的工作場合進行分類: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荷個體的分類控制策略，以不同場合下的光照標準為調(diào)光區(qū)間，讓LED根據(jù)本地頻率信號對自身光照需求進行主動響應。最后，在區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)上驗證了LED參與AGC調(diào)頻的有效性。
　　2)設(shè)計了PEV負荷參與系統(tǒng)靜態(tài)經(jīng)濟調(diào)度的控制策略，該策略在系統(tǒng)級別的經(jīng)濟調(diào)度優(yōu)化的基礎(chǔ)上提出了同時協(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行底層PEV負荷的優(yōu)

5、化控制，設(shè)計了層級之間的交互機制，保證了底層控制目標與上層優(yōu)化目標的一致性，解決了系統(tǒng)經(jīng)濟調(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行了解耦和統(tǒng)一化處理，最終達到多層級細粒度優(yōu)化的效果。本文將MFG算法應用于底層PEV充電控制和信息交互，采用常規(guī)確定性算法（內(nèi)點法）進行調(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。算例驗證了MFG方法在優(yōu)化底層PEV負荷控制方面的優(yōu)越性，分析了源-荷資源協(xié)同調(diào)度的可

6、行性。
　　3)計及可控負荷作為調(diào)度資源的經(jīng)濟性，將LED負荷和PEV負荷資源納入到傳統(tǒng)發(fā)電控制體系中，提出了融合兩種可控負荷響應的AGC模型。在一次調(diào)頻時間尺度上LED負荷根據(jù)頻率信號進行分散式控制，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)頻時間尺度上，開始計及源-荷資源的經(jīng)濟性進行負荷分配，實現(xiàn)頻率控制。在每一采樣周期，PEV負荷通過MFG方法響應由發(fā)電機組的耗量微增率進行下層的負荷優(yōu)