直接负荷控制技术研究

随着负荷增长速度的加快,负荷峰谷差拉大对电力系统安全运行的影响越来越显著,电源侧调度成本的增加对电力系统经济运行产生不良影响。在能源互联网的推动下,大规模可再生波动性电源的集中接入,高渗透率分布式电源(Distributed Generation,DG)的大量接入,电网将面临严峻考验使得需求侧能量管理中具备快速响应能力的直接负荷控制(Direct Load Control,DLC)成为研究热点。结合国内外DLC技术的发展研究现状,探讨了电力市场背景下的DLC负荷的特点、分类、控制方式及模型原理。整理、分析了DLC的潜在效益及其不同应用方面的调度控制策略,最后给出了DLC现有研究存在的问题和未来发展方向。可望为进一步发展能源互联网提供技术支持。

基于场景分析的含可中断负荷的优化调度模型研究

采用场景分析法对含可中断负荷的电力系统调度模型进行建模。场景分析既可体现系统运行中的不确定性又可反映随时间变化的调度过程,该文对场景生成、场景缩减及场景树生成进行总结。分析可中断负荷参与系统运行的中断量、时长、次数及提前通知时间等约束,通过与常规机组对比,指出可把可中段负荷视为虚拟发电厂。建立含可中断负荷的优化调度模型并进行算例验证,证明该模型可有效应对系统运行中的不确定性因素。

适应清洁能源消纳的配电网集群电动汽车充电负荷模型与仿真研究

研究了配电网中集群电动汽车动态充电负荷直接负荷控制消纳清洁能源的模型和控制方法。假设调度机构可通过统一的由激励机制产生的无线激励信号,在线直接控制电动汽车充电负荷功率用以实时消纳风电出力。首先,采用面向负荷传输的方法,建立基于偏微分方程的集群电动汽车充电负荷模型。而后,通过实际居民出行数据进行模型仿真,采用蒙特卡洛模拟验证模型的有效性,并提出基于滑模控制策略采用实时供需误差,跟踪消纳风电功率输出。最后,通过实际风电输出功率曲线验证控制方法的性能,为能源互联网背景下清洁能源消纳提供一种新的途径。

基于霍尔器件的微型分时计费电能表的研制

为了缓解峰谷电能供应的压力,设计了基于霍尔器件的微型分时计费电能表,包括霍尔传感器测量电路、取样电路及信号处理单元电路以及分时电能计量、显示,功率显示的软件设计。该电能表采用89S52单片机作为控制核心,DS1302为外围时钟电路芯片,通过max232串口电路完成与PC机通信,实现分时计费参数设置。理论计算及实际测量结果表明,该电能表符合设计指标,检测精度达到2%,能满足实际民用要求。

串联谐振式半正弦航空电磁发射系统

为增大直升机吊舱式航空时间域电磁发射系统的发射磁矩,提高空间分辨能力,设计一种由电阻、电感和电容组成的RLC串联谐振式半正弦航空电磁发射系统。采用RLC串联谐振的方法实现提高发射电流的上升与下降速率,得到发射磁矩大、电流峰值高、波形稳定性好的半正弦波发射电流;采用单稳态触发芯片延时主控单元控制信号的方法,消除下降沿过冲;研究峰值电流采集记录技术,并通过Simulink仿真与实验验证理论分析的正确性。研究结果表明:由RLC串联谐振方法得到的发射电流峰值为2 550 A,最大发射磁矩可达510 kA·m^2,脉宽为4.1 ms,具有发射磁矩大、电流峰值高、波形稳定性好、空间分辨能力强的特点。

以提高供电可靠性为目标的主动配电网负荷转供优化方法

分布式电源(distribution generation,DG)在配电网的大量接入,形成主动配电网(active distribution network,ADN),对配电网的规划调度运行产生了深远影响,特别是给配电网应急恢复带来新的问题。针对这个问题,提出一种面向主动配电网的故障状态下的负荷转供模型,有利于提高供电可靠性和经济性。首先,根据可控能力对DG进行分类,并提出利用可控DG发电来恢复对越限负荷供电的策略;其次,提出负荷转供优化模型,综合考虑了DG发电和配网重构来降低供电企业综合负荷转供成本;再次,提出一种基于图论的重构配网放射性快速判断方法,能够为遗传算法快速产生可行解并排除不可行解的干扰;最后,仿真算例结果显示,提出的模型和方法在计算速度、迭代次数上优于现有研究方法,且可增加DG的额外发电和降低网损。

考虑用户热舒适水平的DLC决策研究

研究能源互联网背景下,考虑用户热舒适水平和反弹负荷的中央空调直接负荷控制策略。分析影响中央空调负荷用户热舒适水平的因素及反弹负荷主要影响因素,采用热焓理论将表征热舒适水平的有效温度解耦成为潜热与显热两个变量,通过模糊控制理论将两个变量模糊化后,给出了基于最小热焓估计（least enthalpy estimation,LEE）的模糊热舒适水平控制算法的DLC决策,分析不同关断时长对用户热舒适水平和对反弹负荷的削减的影响。最后,通过仿真验证所提方法能够有效削减反弹负荷,保持80%以上用户热舒适水平,并实现了25%-35%的节能效果。

基于机会约束规划的直接负荷控制及可中断负荷联合优化调度研究

为充分利用需求响应资源,可对不同需求响应资源进行整合。本文以调度成本最低为目标函数,构建了含直接负荷控制和可中断负荷的优化模型。对比了直接负荷控制及可中断负荷在受控量、受控时间、补偿价格等方面的异同,重点分析了两者在负荷反弹方面的差异。采用机会约束考虑了负荷预测的不确定性,并将机会约束转化为其确定性等价形式。采用拉格朗日松弛法对确定性模型求解,并采用蒙特卡罗模拟对机会约束置信水平进行验证。算例表明模型综合了直接负荷控制移峰和可中断负荷削峰特点,可有效降低系统高峰时段负荷,避免二次负荷高峰的产生。

空调负荷直接负荷控制虚拟储能特性研究

研究能源互联网背景下,需求侧直接负荷控制的集群空调负荷(air condition loads,ACLs)在消纳风电功率中体现的虚拟储能特性和相应的储能容量。采用蒙特卡洛模拟方法验证改变设定温度的集群ACLs的储能特性;建立了双耦合线性偏微分方程组的集群ACLs状态空间模型,提出了以风电–储能–集群ACLs联合系统出力为滑模面的变结构滑动模块跟踪控制策略来实现联合出力的平滑输出;仿真改变设定温度时,集群ACLs消纳实地风电场输出功率情景,结果表明所提方法能够消纳低时间常数滤波的风电出力,设定温度变化在±1℃内,其储能容量达到90 MW?h以上。该方法可为能源互联网中能量合理调配、减少储能配置方面提供新的技术途径。

含虚拟发电厂的电力系统优化运行与竞价策略研究

应用虚拟发电厂整合分布式发电及需求响应资源,鼓励其积极参与电力系统优化运行及交易。虚拟发电厂对内优化调度分布式发电及需求响应资源,对外作为整体参与电力系统竞价及运行。采用多代理技术对含虚拟发电厂的电力系统竞价及内部资源优化调度进行了建模,各代理综合考虑其他代理可能报价及内部资源运行约束,以自身利益最大为目标确定报价系数。调度中心综合各代理报价以社会效益最大化为目标进行出清并下发出清量,代理在获得出清价及出清量后对内部资源运行进行调整。所提出的模型减轻了调度中心的负担,使其无需直接面对大量分布式能源,同时增加了分布式发电参与电力交易的机会。

考虑风电不确定性的用户侧分时电价研究

风电、光伏等新能源接入电网增加了系统运行中的不确定性,虚拟发电厂通过整合需求侧资源可促进新能源消纳,提高系统运行的安全性和可靠性。分时电价是一种基于价格的需求响应措施,可有效调整用户用电行为。重点研究了不确定条件下尤其是含风力发电的情况下,用户侧分时电价的制定方法。在对风电、用户用电量、用户的需求价格弹性特性进行分析的基础上,通过蒙特卡洛模拟生成了不确定场景,并进行了场景缩减以减轻计算负担。采用聚类分析方法优化了不确定条件下的峰谷平时段划分。以系统净负荷期望值峰谷差最小为目标函数,建立了用户侧的分时电价定价模型,最后通过算例验证了模型的有效性。

适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型与仿真

研究配电网中直接负荷控制技术及其改变集中式热力学可控负荷的温度设定点来控制负荷功率的方法。建立以双耦合偏微分方程组为基础的热力学可控负荷传输动态模型,通过有限差分近似为面向控制的有限维状态空间模型。提出适应出力不确定性的清洁能源滑模变结构功率跟踪控制策略,利用李亚普诺夫稳定理论验证其收敛性。在小型配电网中,对1 000个制冷空调负荷进行仿真,功率跟踪误差分析结果表明所提方法能有效跟踪风电功率消纳目标,温度设定点控制分析结果表明所提方法的用户可接受百分比达到90%以上。该方法可为需求侧响应负荷在清洁能源消纳的应用提供新的技术途径。

多随机因素下含可中断负荷的电力系统优化调度模型与求解方法研究

电力系统中存在大量的随机因素,为保障系统安全稳定运行,需留有一定备用容量。可中断负荷是一种基于激励的需求响应资源,在系统负荷高峰或发生故障时可中断部分负荷,保障系统安全稳定运行。基于机会约束规划,综合考虑了机组故障、线路故障、负荷预测误差及可中断负荷违约等随机因素,以系统运行成本最小为目标函数,构建了含可中断负荷的优化模型。通过蒙特卡罗模拟,把机会约束模型转化为期望值模型,实现模型从不确定性向确定性的转化,并采用拉格朗日松弛法对确定性模型求解。在算例分析中验证了模型的有效性,并重点分析了线路故障、可中断负荷违约及场景数量对优化结果的影响。

基于平均值模型的微电网建模及仿真分析

当仿真模型中包含较多电力电子装置的详细模型时,会造成数据处理量大的问题。本文根据平均值建模方法,将可控电力电子器件转化为受控电压源和电流源的组合模型,对包含储能、柴油发电机、光伏发电以及风力发电的微电网进行建模仿真。另外从微电网的控制角度,还提出了一种协调不同调频性质电源的策略。仿真结果显示平均值模型能够在合理精度范围内反映各分布式电源的动态和稳态特性,并且与详细模型相比仿真时间明显缩短,因此平均值建模方法可用于包含较多分布式电源的微电网建模中。

带电作业机器人遥操作主从冗余机械臂研究

针对配电网环境差、供电范围大、事故率高且检修困难等特点,对配电网不停电带电作业机器人遥操主从冗余机械臂进行研究,主要包括总体系统、适用于配电网复杂工况的主从冗余机械臂机械系统、基于力反馈的主从双向人机操作交互控制系统等。