基于OpenADR2.0的智能小区能量协同调度研究

为了解决智能小区中电网与用户不同优化目标的协调问题,提出一种基于Open ADR2.0的智能小区能量协同调度方法。首先,以智能小区为研究对象,构建了Open ADR2.0应用于智能小区的部署架构,建立了分布式电源(Distributed Generation,DG)和家居设备模型;然后,综合考虑多种DG与居民用户侧响应潜力,提出双层优化调度模型。在用户层模型中,根据智能控制层发布需求响应(Demand Response,DR)事件与分时电价,在满足用户舒适度约束的前提下,以最小化用户费用为目标优化家居设备运行;在智能控制层模型中,根据电网调度需求、光伏出力预测和用户层调度结果,以最小化调度成本为目标优化所管控资源各时段的调度计划。最后,通过不同模式下优化结果对比,验证了模型的有效性。

基于OpenADR的需求侧管理

针对现代经济社会高速发展中电力供给与需求间的矛盾和能源使用效率问题,本文介绍了一种基于OpenADR的需求侧管理方法,DRAS系统。系统包括公共事业单位、终端用户和系统客户端三部分。通过自动需求响应通信规约,实现从公共事业单位到最终用户间有关电量信息的双向沟通,从而解决电力峰值、供需缺口、用电结构管理等问题。该方案对智能电网框架下的需求侧管理有一定的参考价值,根据其特性今后还可以在其他的双向通信系统中得到有益的借鉴。

考虑居民热负荷主动需求响应的园区综合能源系统分布式优化运行方法

主动需求侧响应(active demand response,ADR)不仅可降低综合能源系统运行和投资费用,还可应用其灵活性更多地消纳清洁间歇性可再生能源和降低碳排放。为深度挖掘居民热负荷动态特性所蕴含的灵活性ADR资源以及考虑用户隐私需要,该文通过对其进行精细化建模,提出了一种可适用于多用户的园区综合能源系统分布式优化运行方法。首先,对居民热负荷ADR资源进行精细化状态空间建模;其次,以此为基础,建立考虑居民热用户ADR的园区综合能源系统优化运行模型;然后,考虑用户隐私保护需要,提出基于交替方向乘子法将系统整体大规模优化问题解耦为供给侧和需求侧子问题后实现分布式精确求解;最后,通过对含128户居民用户的典型园区综合能源系统算例进行分析,验证了该文方法的有效性。

含多可控资源的低碳园区自动需求响应优化方法

现有园区自动需求响应(automatic demand response, ADR)方法往往仅关注多种可控资源对于园区低碳调度的宏观指导意义,忽视了多种可控资源在园区低碳运行中低碳成本的准确计量,难以充分挖掘园区资源的调控潜能,导致碳排放量大、运行成本高等问题。为此,提出一种含多可控资源的低碳园区ADR优化方法。首先,对园区内空调、电动汽车、常规生产负荷3类可控资源进行建模;其次,以用电成本最低和空调室内温度舒适度最佳为目标,建立分时电价下的园区ADR模型;再次,通过飞狐优化(flying fox optimization, FFO)算法求解上述模型,获得最佳调控策略;最后,进行包含基础负荷、常规生产负荷、电动汽车、空调聚合商参与园区配电网调控的仿真测试。仿真结果表明,所提方法可使园区空调负荷的室内温度管理更加合理,电动汽车充电功率和常规生产负荷有效转移,不仅为低碳园区的碳计量成本提供指导意义,还能合理调控多种可控负荷使用,降低园区内综合用电成本。

自动需求响应信息交换接口设计

自动需求响应信息交换接口是连接参加自动需求响应的用户自动化系统、电网公司的需求响应服务系统及第三方的聚合服务系统的实体。接口能实现需求响应各系统间的信息交换功能,是自动需求响应的关键技术之一。从需求响应业务分析出发,设计了接口的体系架构、层次模型和接口功能,通过接口的功能层、信息层和通信层实体间的密切配合,合理映射到物理网络后可进行高效、灵活、方便、安全的需求响应信息交换,对实现需求响应的自动化具有重要意义。

自动需求响应的理论与实践综述

自动需求响应是智能电网的核心技术功能之一,但是对于自动需求响应及其在智能电网中的重要作用,国内外在学术研究、工业实践等方面都存在巨大的差距。自动需求响应不依赖于任何的人工操作,可以大大提高需求响应的时效性、可靠性、灵活性和成本效益。自动需求响应颠覆了传统的需求响应认识,将需求响应的主要功能从优化电能配置拓展到了向系统提供实时辅助服务,真正将需求响应纳入实时调度范畴,充分利用负荷的实时可调节潜力,极大地提高系统间歇性能源接入能力和安全稳定运行能力。文章还讨论了智能电网新技术对自动需求响应功能的支撑作标准及试点工程。最后,分析了国内实施自动需求响应存在的障碍,指出了我国开展自动需求响应的潜力和发展方向。

区块链技术在电力辅助服务领域的应用综述

售电市场放开后,参与交易的主体数量、类型、业务类别逐渐增多。为应对完全竞争市场条件下多实体参与的辅助服务市场交易安全可信问题,提出了基于区块链技术的解决方案。首先阐明了区块链技术基本原理,剖析了区块链技术在辅助服务市场中应用的关键性技术,分别从工作量证明、共识记账、智能合约、业务交互、密钥管理等方面提出了具体实施方案。同时,还结合辅助服务中涉及资金流监管、智能合约业务的应用需求,提出了辅助服务系统从集中式管理向分布式智能管理的发展思路。最后,从商业模式、协议兼容性、安全信息快速处理、资源耗费等方面分析了区块链技术在我国目前电力辅助服务市场中应用的局限性,并提出相应建议。

智能用电中自动需求响应的特征及研究框架

智能用电的核心特征是实现电网与用户能量流、信息流、业务流的灵活互动。需求响应作为智能用电中最能体现灵活互动特征的核心业务,目前正向自动需求响应的技术方向发展,其主要特征是实现信息交互标准化、决策智能化和执行自动化。文中从分析智能用电条件下需求响应面临的新发展环境出发,提出了包括5个大模块、20项子模块的自动需求响应研究框架,梳理了各模块主要研究任务及其在研究框架中的作用,并依托所述框架设计了自动需求响应总体业务信息流程。

基于区块链技术的自动需求响应系统应用初探

自动需求响应业务在售电侧放开下各类业务主体的运行规则、业务流程趋向于复杂化,在补贴结算、违约惩罚等方面又涉及大量的资金流操作,从安全性、操作行为公证等方面亟需响应的技术手段保障。该文基于对现有自动需求响应业务的需求分析,提出了基于区块链技术的应用方案,并从工作量证明机制、互联共识、智能合约、信息安全等方面剖析了区块链在自动需求响应系统中的关键问题。最后,针对现有的技术水平分析了区块链目前应用与自动需求响应系统所存在的问题,并提出相应的建议方案。

开放式自动需求响应通信规范的发展和应用综述

自动需求响应(automated demand response,Auto-DR)是美国智能电网的关键技术之一。开放式自动需求响应通信规范(open automated demand response communications specification,OpenADR)已列入美国智能电网优先行动计划。OpenADR提供了一个公用的、开放式、标准化的需求响应技术接口。文章介绍了OpenADR的发展历程、必要性、内容和OpenADR联盟,详细阐述了OpenADR的通信架构和数据模型。在此基础上,给出了一系列OpenADR的相关应用。OpenADR相关的产品和试点工程证明,OpenADR能给Auto-DR提供技术支撑,通过低成本的标准化通信架构提高DR的可靠性、易操作性、鲁棒性和成本效益。中国DR技术标准特别是自动需求响应技术标准的开发将有助于促进设备制造企业、服务提供商等单位研发相关的产品和服务,吸引更多的电力用户参与DR项目,从而为降低工商业高峰负荷和有序用电管理等工作提供技术支持,降低用电成本,促进节能减排。

我国实施大规模需求响应的关键问题剖析与展望

随着"互联网+智慧能源"的推进和电气信息技术的深度融合,电力需求响应业务也被赋予了诸如新能源消纳、辅助服务等新的使命,并面临着从紧急态向常态化的转型。目前我国电力需求响应试点项目建设已为需求响应业务发展积累了丰富经验,但在大规模复制推广方面还存在一些瓶颈。基于国内外需求响应发展现状,结合我国已经发布的相关政策、技术标准以及现有试点城市的建设情况,从政策机制保障、信息化支撑、平台部署及组织实施层面剖析当前所存在的问题,并结合实际工作情况尝试给出若干未来发展建议。

基于柔性负荷响应特性的超短期预测方法

在自动需求响应系统(ADRS)中,当大量的用电负荷数据被自动实时采集时,受节假日、天气、温度等因素的影响,用户侧负荷用电特性会随着响应策略的变化而发生变化。传统负荷预测方法的预测精度也将会被降低,不再满足ADRS要求。针对这一问题,基于柔性负荷的响应特性,将"预测-调度-响应"各环节视为一个闭环控制系统,把自动响应(AD)信号作为一个输入变量引入系统。基于丰富的负荷用电数据,采用"黑匣子"思想建立了闭环超短期负荷预测模型,并用仿真结果验证了模型的有效性。结果表明,该模型与传统预测模型相比,预测精度明显提高。

基于主动配电网的城市能源互联网体系架构及其关键技术

从能源供给和能源消费、能源输送载体、多源大数据以及协同优化调控等几个方面详细阐述城市能源互联网的应用框架模型,深入分析基于主动配电网的能源生产消费一体化、多源协同优化调度和分布式分层智能调控管理,探讨未来城市能源互联网的运营模式。针对未来城市能源互联网的建设内容、建设模式和前景规划设计城市能源互联网的应用场景,并根据实际能源互联网示范介绍当前的能源互联网发展现状。

城市能源互联网功能体系及应用方案设计

北京延庆地区拥有全国最大的微电网群和丰富的可再生能源。依托北京延庆智能电网创新示范区建设工程,分析了延庆地区的新能源基础条件和特征,从能源供给/消费形式、承载能源输送的主要载体、管理决策与公共服务等几个方面阐述了示范区建设内容,构建了能源互联网的应用框架模型,详细阐述了支持广域潮流流动的交直流主动配电网、分层分区的分布式智能调控管理和开放的公共服务模式,探讨了未来的管理和商业模式的探索方法和途径。

边缘计算在电力需求响应业务中的应用展望

电力自动需求响应业务的快速发展,引入了大量的智能终端,在云端进行集中式管理对IT基础设施提出了过高的要求。提出了一种将边缘计算技术应用于自动需求响应业务的设想,并基于欧洲电信标准化协会提出的边缘计算框架,依据IEC 62939智能电网用户接口的标准划分,设计了自动需求响应边缘计算（automated demand response edge computing,ADR-EC）节点的分层架构模型。分别给出了ADR-EC节点的功能层、信息层、通信层设计方案及应用示例,最后结合自动需求响应业务的发展剖析了未来边缘计算大规模应用所面临的问题与挑战。

基于复杂事件处理的用户需求响应性能实时监测分析

文章梳理了智能电网大数据流实时分析技术的发展趋势,研究了具有流式计算与主动管理双重特性的复杂事件处理(complex event processing,CEP)技术特点。基于实时数据分发服务(data distribution service,DDS)中间件设计了自动需求响应(automated demand response,ADR)系统与CEP实时监测服务的集成架构,给出CEP服务节点的功能组件与分析流程,论述了应用架构的互操作优势。以用户需求响应性能实时监测分析为案例,说明应用CEP实现用户基线负荷与响应性能计算的关键技术,由ADR事件定义反映资源响应时序的上下文规则,设计用户侧监测事件模型与关键查询算法。特别针对实时与增强历史监测数据上下文的混合查询算法,给出CEP引擎内部扩展设计与实现流程,并实验验证算法性能。应用CEP内嵌R算法实现快速统计计算。最后,建立原型系统与CEP实时分析算法的可视化仿真实验,验证了CEP应用的可行性。

计及广义需求侧资源的用户侧自动响应机理与关键问题

自动需求响应是智能电网的关键技术之一,在广义需求侧资源接入的情况下,对用户侧如何实施自动需求响应提出了更高要求。首先,介绍了用户侧的智能用电单元的基本形态,分析了负荷、分布式电源、储能与电动汽车等需求侧资源的适用性;提出了"独立用户+节点型智能用电单元"与"集体用户+聚合型智能用电单元"两种用户自动需求响应运行模式,并给出了相应的电气与信息架构。其次,从系统架构设计、用户负荷特征及负荷预测、负荷可调控性及控制模型、优化模型与方法等多个方面综述了用户侧自动需求响应的国内外研究现状及发展动态。最后,总结分析认为用户侧短期负荷预测、负荷可调控性与可计划性模型、面向自动需求响应的优化运行、综合效益评估等是需要进一步研究的关键问题。

一种基于多参量隐马尔可夫模型的负荷辨识方法

由于电力需求侧负荷形态各异、特性多变,种类繁多,采用传统方法进行负荷辨识时存在识别率不高、模型建立困难、难以推广应用等问题。为此,基于智能负荷控制器(SRLC)的用电参数检测功能和非侵入式负荷监测(NILM)原理,提出一种基于多参量隐马尔可夫模型(MPHMM)的负荷辨识方法。该方法采用4个负载特性参数(电流、有功功率、无功功率、功率因素)作为模型的观测向量,通过模型学习和多次迭代计算,求得与MPHMM模型隐藏状态相匹配的观测序列的最大输出概率和最优状态序列,再采用辅助判别算法对结果进行修正,完成对负荷的最终辨识。通过搭建实验平台对所提方法进行验证。结果表明,该方法辨识准确率可达95%以上,特别是对小功率负荷具有较好的识别效果。

自动需求响应业务支撑技术及标准化发展方向

为了支撑我国电力需求响应业务的开展,分析了当前与自动需求响应相关的最新技术进展,其中包括智能电网双向供需互动以及智能电网用户接口领域的相关进展。针对我国目前自动需求响应业务在电力系统应用中所面临的问题,从通信层、信息层、业务层3个层面设计了自动需求响应业务相关领域的核心功能以及需求响应业务标准化思路。提出在欧洲智能电网架构模型框架下的不同需求响应业务实体角色及功能定位,为构建满足IEC互联架构的层次化互联接口提供支撑。最后,结合我国典型需求响应试点城市的运行情况及国外相关技术发展提出未来电力自动需求响应业务的实现思路。

需求响应概念模型及其实现架构研究

由于商业模式、控制方式、控制对象方面的差异,目前各类需求响应系统实现架构各有其适用范围,适应和扩展能力亟待提升。在剖析所提出的需求响应(Demand Response,DR)概念模型和DR系统实现中关键考量因素的基础上,文章提出了一种稳定而又能够自适应各类模式的需求响应系统实现架构,并分析了该架构的功能和特点,梳理了DR系统的实现要点和关键技术发展趋势。所提出的概念模型和系统架构可以灵活自适应地支撑基于价格机制、基于激励机制、全自动、全人工等各种需求响应模式和实现方式,并且易于扩展,有助于需求响应系统的实现及其稳定性。