中央空调负荷精细化调控双层优化技术研究

针对当前中央空调系统粗放式调节不能准确释放调控潜力的问题,深入分析中央空调各子系统工作原理与调控方式,提出基于双层优化的中央空调负荷精细化调控技术方案。首先,面向实际工程实践需求建立建筑湿热标度模型;然后,建立以舒适度和经济性优化目标函数为主的上层调控模型,采用Shapley值法对温湿设定值的进行分配;接着,建立以各子系统优化组合能耗最低为优化目标函数的下层调控模型,采用蚁群算法对优化目标函数进行求解;之后,通过求解双层模型,制定包括末端风机、冷冻水泵以及冷水机组等组件的精细化调控策略;最后,通过多个算例验证所提中央空调负荷精细化调控技术方案的正确性与有效性。

考虑不确定性的综合能源供应商日前优化运行策略

综合能源供应商作为多能源供应主体,可以参与市场化交易。为探索综合能源供应商在电力市场环境下新的盈利点,构建了考虑需求响应的多主体互动机制,并充分考虑光伏出力、多元用能需求、市场电价以及需求响应资源潜力的不确定性,采用区间优化方法构建了表征综合能源供应商日前运行优化问题的混合整数线性规划模型,得到综合能源供应商的购能、设备运行以及需求响应资源调用等策略。算例验证结果表明,需求响应机制可以有效降低购电成本,增加综合能源供应商的运行收益。

基于新型移相器的配电网重构双层优化

分布式电源的高渗透率接入,会导致重构过程中合解环安全形势更加严峻,合环电流有可能无法满足配电网要求。而新型移相器可以同时进行幅值和相位的调整,是有效解决合解环问题的重要手段。因此,提出一种在合环线路间装设新型移相器的方法,并设计了配电网重构的双层优化模型。该模型在上层进行配电网重构降低系统网络损耗,下层则以合环冲击电流加权和最小为目标优化合解环顺序。算例证明了所提的配电网重构策略,在降低电网损耗的同时,能够极大降低合环电流,提升合环操作的安全裕度。

基于微网碳计量数据的低压台区协同管理方法

随着新能源技术的快速发展和广泛应用,电力系统正面临着高比例新能源和多主体互联的趋势。然而,机组主体多样性的调度目标在全时段求解所带来的维度爆炸成为影响系统正常运行的主要问题。为此,提出了一种基于微网碳计量数据的低压台区协同管理方法,采用碳计量有效监测和控制碳排放量,实现减少碳排放的目标。根据系统的动态内聚性,划分主体进行最优调度的时间范围,均衡求解维度。同时为解决高比例新能源系统的经济运行、环境效益及消纳等问题,构建多目标调度模型,将碳排放量较小的机组优先调度,以达到减排的目的,结合其动态内聚性及动态多目标协同进化求解模型。最后算例分析结果表明,所提的模型及求解方法可有效降低求解的计算维度并实现对低压台区的精细化调度和管理,提升系统的运行效率和稳定性。

基于深度强化学习算法的储能系统盈利策略研究

在高比例新能源接入下,配置储能可以辅助电力系统削峰填谷,平抑波动。然而目前储能系统成本较高,需要政府进行支持。为此,提出了一种储能盈利策略,以在电网、储能运营商和用户组成的电力市场中实现运营利润最大化。结合智能算法提出了一种考虑激励的盈利策略,为每个峰值时段的储能系统运营商提供不同权重的奖励分配。该算法一方面基于最小二乘支持向量机的深度学习,来建立价格和负荷预测模型;另一方面基于深度强化学习,考虑电网的峰值状态、用户负荷需求和储能系统运营商利润,确定最优充放电策略。最后通过案例分析,验证该策略可以显著提高储能系统运营商利润并减轻电网压力。

基于区块链碳通证的碳排放权与绿证联合交易市场机制设计

绿证和碳交易机制是现阶段推动电力系统经济低碳运行的有效手段。但现行的绿证制度在鼓励可再生能源并网、缓解财政补贴压力等方面的表现不佳,现行的碳市场对促进减排效果也不明显,且总体呈现“孤立运作”特征。因此,为打破传统绿证和碳市场交易的壁垒,做好市场机制层面的有效衔接,设计了基于区块链的碳权-绿证联合交易市场框架与激励机制。首先,编写智能合约将购/售电及碳权、绿证交易在以太坊平台运行,确保联合市场交易的安全高效自动执行与信息透明;其次,引入碳通证概念,提出了考虑碳通证的DPoS-CT共识算法,激励市场主体对碳减排做出更多贡献;最后,通过算例分析验证了所提机制可有效激励可再生能源交易和限制火电机组的碳排放量,为碳权-绿证联合交易市场建设提供新思路。

考虑数据分类的建筑电能耗集成预测方法

建筑侧各类可再生能源的应用日益普及,建筑电能耗预测在用能供需平衡、电网稳定运行、尖峰需求响应等方面发挥越来越重要作用。尽管诸多数据驱动模型在能耗预测方面获得广泛应用,当前仍缺乏预测精度高、泛化能力强的短期预测模型。针对该问题,提出一种基于建筑物能耗特点并结合数据挖掘技术的分类集成式能耗预测方法。首先,采用递归特征消除法对数据进行特征筛选,并用模糊C均值聚类算法对训练集数据进行聚类,使用K最邻近法对验证集和测试集数据进行归类;选择5种结合智能优化算法的混合数据驱动模型作为子学习器,分别对每类数据做预测,最后使用多元线性回归法进行结果集成。经3个建筑电力用能案例验证,此集成预测模型精度均优于单个子模型,具有适用不同建筑类型和用能尺度的预测潜力。

城市换热站热泵补热系统优化运行研究

为推动清洁能源供暖,提高北方城市供暖的质量和效率,提出了一种城市换热站热泵补热系统的优化运行策略。首先,对城市换热站热泵补热系统设备进行建模;然后,构建热泵补热系统与电网的互动场景,包括响应峰谷平电价和参与调峰辅助服务市场;接着,建立系统运行成本最低、热网稳定性最优的双目标优化模型,并将其转为单目标优化问题,采用粒子群优化算法进行求解;最后,通过算例进行4种供热方案的对比分析,验证所提模型的经济性和低碳性,为城市供暖的低碳化转型提供了新思路。

模型和数据驱动结合的暖通空调需求响应成本分析

为实现楼宇暖通空调与电网友好互动,提出了模型与数据驱动相结合的需求响应成本分析。首先,利用人工神经网络的拟合能力,从物理模型中自动学习并构建动态模型。然后,考虑温度变化对楼宇人员工作效率的影响,建立暖通空调设定温度的优化模型并基于粒子群优化算法进行求解。最后,将用户因偏离最优设定温度而产生的额外成本定义为响应成本,据此提出暖通空调的需求响应成本分析方法。仿真结果表明,通过设定暖通空调的最优温度,可显著降低用户的总成本;响应成本曲线可反映用户的工作效率损失因素,从而帮助用户在需求响应中理性确定投标价格。

计及驾驶习惯影响的电动汽车碳减排量计算方法

作为实现我国双碳目标的重要措施之一,电动汽车不仅能有效减少二氧化碳排放和改善空气质量,还能利用可再生能源,提高能源安全性,并通过智能充电系统参与电网供需互动,平衡电网负荷,增强电网稳定性。为进一步发挥电动汽车在减少碳排放领域的作用,需要建立合理的碳普惠机制,对用户的低碳行为进行量化和奖励。因此,提出一种新模型,基于电动汽车各系统的机理,分析驾驶习惯对能耗的影响,考虑了空调使用、驾驶模式、行驶路况和载重等多个因素。建立了燃油汽车与电动汽车在多维影响因素下的等效里程改进计算模型,以及基于等效里程转换的电动汽车碳减排量计算模型,有效反映了个体驾驶习惯差异对碳减排的影响。通过长期记录并分析多款电动汽车用户在不同季节、路况、驾驶模式和载重下的驾驶数据,能耗模型的准确率从82.47%提升至96.33%,验证了模型的有效性。

基于改进AUGMECON的配网虚拟电厂多目标优化运行

虚拟电厂可聚合配网末端的可调节负荷资源参与电力系统的调用以缓解面临的供需平衡等问题。同时末端资源功率的调节影响着配网的运行质量,负荷侧资源的调用可降低配网区域峰谷差,减少系统网损。为此,以配网运营商为主体构建虚拟电厂,提出一种基于改进AUGMECON的配网虚拟电厂多目标优化模型,以运行效益、配网峰谷差和配网网损为目标函数,调用配网末端负荷资源参与需求响应,在提高运行收益的同时改善配网运行质量。通过改进AUGMECON获取所提多目标优问题的Pareto前沿,并采用考虑公平性的方法获取折中解。最后基于修改后的IEEE 33节点配电网系统进行了仿真分析,验证了所提模型的有效性。

考虑虚拟电厂可信容量的新能源电力系统容量市场出清模型

随着风电和光伏发电装机规模快速增长,系统出现了发电容量充裕度不足的问题。为确保电力系统中的充足发电容量,需要引入容量市场机制。相比于大型火电机组的长建设周期和高投资成本,分布式可调节资源聚合的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)建设周期短、投资小、见效快,是为系统提供发电容量的有效资源。因此,构建了虚拟电厂可信容量(unforced capacity,UCAP)计算方法并提出一种考虑虚拟电厂可信容量的新能源电力系统容量市场出清模型。虚拟电厂可信容量计算模型考虑了其功率、能量以及运行特性。容量市场出清模型在考虑发电侧风电、光伏、传统机组的基础上,增加用电侧虚拟电厂参与市场。容量市场出清模型中考虑了高峰容量需求、基本容量需求、电能需求、谷荷需求、爬坡功率需求等系统约束。最后通过算例分析了虚拟电厂可信容量、市场容量总需求量以及新能源装机容量对市场出清结果的影响,验证了本文虚拟电厂可信容量计算方法以及容量市场出清模型的有效性。

基于改进奇诺多面体的需求侧资源可行域聚合研究

近年来,柔性负荷、储能、电动汽车等需求侧灵活性资源迅速发展,这些资源可以在不影响用电质量和用户体验的前提下,灵活地调节电能的消耗和储存,更好地维护电网的稳定运行。然而由于需求侧资源大多容量小、特性各异且分散在底层,在实际调度时通常考虑将其进行整合为一个聚合模型。为此,提出了一种基于改进奇诺多面体的需求侧资源可行域近似及高效聚合方法。首先基于自下而上的思路,通过奇诺多面体去近似刻画单个需求侧资源的可行域,其次提出奇诺多面体生成器的一般构造形式,使其近似精度得以进一步提高,最后基于闵可夫斯基和得到需求侧资源的聚合模型,并通过算例分析验证所提模型在计算精度和计算速度方面的有效性。

德国新型储能政策及市场机制对江苏的启示

当前,新型储能成为构建新型电力系统的重要支撑手段,合理的储能政策及市场机制将会对新型储能的健康发展产生深远影响,因此有必要借鉴储能发展较好国家的先进经验。首先对德国的新能源及新型储能的规划及发展现状开展调研,从经济性、政策刺激、补贴政策等方面分析新型储能增长的内在因素,进一步研究德国储能参与电力市场机制及主要收益模式。然后分析江苏新型储能规划发展现状、市场机制、调用模式。最后对比江苏与德国储能发展的差异性,提出了可供江苏电网借鉴的新型储能发展的相关经验。

计及用电行为模式的区域商业建筑负荷预测方法

为充分利用智能电表采集的细粒负荷数据并提高区域商业建筑负荷预测的精确度,提出一种基于用电行为模式的区域商业建筑负荷预测方法。首先,基于均值方差归一化方法对采集到的负荷数据进行标准化处理,通过肘方法确定聚类数目后进行k-Shape聚类,实现区域商业建筑负荷不同用电行为模式的提取;其次,针对大规模商业建筑负荷预测问题,考虑区域内大量商业建筑负荷预测时耗费大量内存资源却难以实现较准确预测问题,提出一种改进的Informer模型,该模型通过聚类算法识别具有相似用电行为模式的商业建筑,并充分考虑智能电表采集的异常负荷数据对模型训练结果的影响,能够良好的解决大规模商业建筑负荷预测精度不高问题;最后,采用加利福尼亚州商业建筑负荷进行实验,实验结果表明所提方法能够有效提高区域商业建筑负荷预测精度。

电力市场环境下需求侧资源评估与调控综述

随着高比例新能源接入以及尖峰时段电力需求增长,中国电力供需平衡压力日益加大,亟需深入挖掘需求侧资源调节潜力,建立健全完善的电力市场机制,推动新型电力系统下“源随荷动”向“源荷互动”转变。首先对需求侧资源进行多维梳理,并总结了其参与的市场类型,接着从需求侧资源可调潜力量化评估、需求侧资源聚合调控、需求侧管理系统装备3方面总结需求侧资源评估与调控的技术进展,最后结合新型电力系统要求,对市场环境下的需求侧资源利用提出一些建议。

基于自编码多层感知器的电力负荷管理终端运行故障诊断方法

针对现有电力负荷管理终端运行故障辨识率低问题,提出一种基于自编码多层感知器的电力负荷管理终端运行故障诊断方法。首先,分析负荷管理终端运行状态指标与故障;其次,阐述自编码多层感知器电力负荷管理终端运行的故障诊断模型及其实现方法,通过终端运行技术指标时序数据的等间隔式滑动窗口,操作获取表征终端运行状态特征候选集合,采用自编码器AE特征选择子模型,提取最优特征子集,借助多层感知器MLP故障诊断辨识子模型,实现终端运行故障分类诊断;最后,通过实验验证所提方法有效性。结果表明所提方法能提升电力负荷管理终端运行故障辨识精确率、召回率和辨识效率,实现电力负荷管理终端运行故障的精细化诊断。

考虑电能使用行为的用户碳画像研究

随着我国提出“碳达峰、碳中和”的双碳建设目标,节能减碳成为当下的热点问题。用户碳画像对电力公司分析居民用户的电能使用行为,制定合理的电能减碳调控措施具有重要意义。为此,对基于电能使用行为的用户碳画像标签体系和画像方法进行研究。首先对用户多维用能数据进行搜集和筛选;然后根据筛选后的用户电能使用行为数据,结合画像目的,从用户减碳负荷特性、用户低碳用电特性、用户电能产消碳特性3个维度设计用户碳画像的标签体系;再将子标签进行数据处理并对各类综合指标分析得到各维标签数据。最后通过使用k-means聚类算法判断并确定用户的所属簇别,以三维散点图进行展示;再根据标签体系计算获得用户的减碳综合指数并以柱状图进行展示,实现了用户碳画像的可视化呈现,反映了用户电能减碳的综合能力;通过选取典型用户对比实施减碳措施前后的碳排放量,验证了所提方法的有效性。

基于PJM容量市场的需求响应优化策略研究

随着清洁能源的推广,容量充裕性在电网中发挥着更重要的作用。然而,容量市场机制在国内并没有得到充分的发展。通过分析国内外容量市场的研究现状,确定容量充裕性的定义和规则,参考PJM实践经验建立容量市场的出清模型。为了发挥需求响应在市场中的优势,考虑容量市场的特点,设计容量市场中需求响应的竞价策略。

基于熵值模糊层次分析法的碳化硅负荷接入位置对电网影响评估

高载能负荷参与需求侧响应已成为促进新能源消纳的重要举措,未来新型电力系统面临新能源占比不断提高及高载能负荷大规模接入的情况。亟需研究高载能负荷大规模接入对电网影响,以合理规划新能源机组与高载能负荷在配电网中的位置与容量。为此,以碳化硅负荷为研究对象,基于Matlab/Simulink仿真平台构建含高比例风电的IEEE33节点系统。基于参数摄动法,从电能质量、技术经济性、安全性3个方面评估风电机组与碳化硅负荷不同接入位置对电网的影响。应用熵值模糊层次分析法对仿真结果进行综合评估;评估结果与理论分析一致,验证了熵值模糊层次分析法的有效性。