夏热冬冷地区办公建筑空调系统需求响应潜力的影响因素量化分析

近年来建筑空调系统的用电负荷在电网总负荷中的占比不断增大,如何高效推动建筑空调系统积极参与电力需求响应,对实现“削峰填谷”、提高电力系统灵活性、保障电网安全稳定运行具有重要意义。建筑空调系统需求响应潜力的科学评估是实现空调负荷柔性调控的基础,难点在于多因素耦合影响,量化评估难。以夏热冬冷地区某办公建筑为例,基于EnergyPlus软件模拟,通过控制变量法对影响建筑空调系统需求响应潜力的4种因素(室外天气、建筑围护结构性能、空调系统性能、需求响应策略)进行敏感性分析。结果表明,建筑围护结构性能变化对空调系统需求响应潜力影响较小,而其他3种因素影响较大。其中,当夏季室外空气焓值由70~75 kJ/kg上升至85~90 kJ/kg时,空调系统参与需求响应的峰值负荷削减量(即需求响应潜力)由13.01 W/m^(2)提升至17.54 W/m^(2)(增大35%);当多联机系统COP由4.0降低至2.5时,需求响应潜力由19.51 W/m^(2)提升至31.21 W/m^(2)(增大60%);当水冷式空调系统COP由6.0降低至3.0时,需求响应潜力由11.60 W/m^(2)提升至23.20 W/m^(2)(增大100%);当需求响应策略由室温设定值上升2℃变为上升4℃时,需求响应潜力由10.74 W/m^(2)提升至17.28 W/m^(2)(增大61%)。

基于Hadoop的配电网需求数据存储控制技术优化

为确保不同配电网需求数据存储效率,提出基于Hadoop的配电网需求数据存储安全控制方法。采用稀疏字典稀疏分解配电网需求数据,利用字典原子代替数据字节,将压缩数据输入Hadoop分布式平台中,通过客户端专用通道生成公钥和私钥,以密钥流的形式存入Hadoop节点,双密钥加密需求数据,制定数据密文存储规则,控制需求数据放置位置,实现配电网需求数据安全存储。结果表明,提出的方法在面临恶意攻击时,文件处理速度较快,有效提高了数据存储效率。

基于需求响应的电力负荷预测与建模研究

电力负荷不确定性问题是需求响应不确定性问题的重要研究方向之一。准确、有效的电力系统负荷预测是保障电网安全、稳定运行和社会正常生产的重要前提。为了提高电力系统负荷预测的准确性,提出了HI-Informer模型进行电力负荷预测。该模型通过最小二乘法将历史惯性(HI)模型和Informer模型融合。实验结果显示,HI-Informer模型在电力负荷预测中表现出色,其预测结果与实际观测值高度吻合,成功捕捉了电力负荷趋势和季节性变化。相比之下,其他模型在某些情况下出现了明显的误差,未能有效捕捉相同特征。

考虑需求响应和阶梯碳交易的虚拟电厂低碳经济调度

VPP(虚拟电厂)是促进清洁能源消纳和提高电力系统稳定性的有效途径。在“双碳”背景下,提出一种考虑需求响应和阶梯碳交易的虚拟电厂优化调度模型。首先,在用户侧建立基于PBDR(价格型需求响应)的模型并分析其运行特点,同时搭建适用于该VPP的阶梯碳交易成本计算模型。接着,以碳交易成本和VPP运行成本最小为目标函数,考虑系统内部机组运行约束,构建了考虑需求响应的VPP低碳调度模型。随后,在MATLAB软件平台上调用CPLEX进行求解,通过设置不同场景进行对比分析,验证了所提模型在兼顾经济与低碳方面的有效性。最后,分析了碳交易价格对VPP总成本以及碳排放量的影响。

基于电动汽车价格弹性需求响应的综合能源系统优化调度

针对电动汽车无序充电行为影响综合能源系统运行经济性的问题,提出一种考虑电动汽车电池荷电状态(state of charge,SOC)弹性电价需求响应的综合能源系统优化调度策略。该策略首先分析了电动汽车充电行为,提出了考虑SOC的电动汽车弹性电价,建立基于电动汽车SOC因子的价格弹性需求响应优化调度模型;其次,在满足系统正常运行的前提下,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立含电动汽车需求响应的区域综合能源系统模型,并采用混合线性规划进行求解;最后,根据电动汽车SOC弹性电价引导电动汽车参与需求响应,设置了3个场景进行对比,从电负荷、需求响应和热负荷3个方面分析了综合能源系统设备出力情况和系统运行成本。仿真结果表明,通过SOC弹性电价引导电动汽车参与综合能源系统需求响应,具有较好的可行性和经济性。

考虑需求响应的配电网重构经济性和可靠性研究

为充分利用配电网资源来延缓投资、降低成本,提出考虑需求响应的配电网重构,通过协调可调度负荷资源和调整配电网中的开关状态,不需增加额外投资,达到优化运行结构、平衡电力负荷、降低网络损耗、提高电压质量的目的。首先对考虑需求响应的配电网重构建立优化模型,以配电网网络损耗最小和需求响应调度成本最小为目标函数,利用改进的支路交换法对配电网的开关状态进行调整,通过改进的牛顿法对重构前后的配电网潮流进行计算,优化配电网的拓扑结构。通过仿真结果可看出,以网络损耗最小化的配电网重构的网络损耗和电压质量优于以需求响应调度成本最小化的情况,而调度成本方面以需求响应调度成本最小化的场景更有优势。

虚拟电厂智能运营技术与平台架构研究

在“双碳”目标下,分布式电源、电动汽车等新型源荷迅速发展,显著改变了配电网形态,对城市配电网安全稳定运行带来新挑战。虚拟电厂通过高效聚合、协同调度各类可调节资源,可以有效提升配电网运行承载力,对于电网安全经济运行意义重大。围绕支撑虚拟电厂运营的关键技术及平台架构开展研究。首先对支撑虚拟电厂智能运营的关键技术进行分析,包括灵活性资源建模与聚合优化技术、功率预测与可调容量估计技术、市场交易与优化决策技术;其次对虚拟电厂市场运营架构进行分析,并针对海量资源接入、资源聚合优化、市场交易决策等核心需求,设计虚拟电厂智能运营平台总体架构;最后结合实际业务需求设计虚拟电厂智能运营平台功能架构,以期推进虚拟电厂运营商系统的规范化与智能化建设。

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。

基于模糊逻辑改进加权公平队列的需求响应业务调度策略

为应对日益增长的需求响应业务服务质量需求,首先分析了需求响应业务流特征,并建立了需求响应业务的精细化业务流模型。其次,通过对需求响应通信时延进行分解,分析了造成需求响应通信网络拥塞的主要原因。然后,为了满足需求响应业务服务质量需求,考虑了需求响应通信网络负载状态、业务突发度的动态特性,提出了一种基于模糊逻辑改进的加权公平队列动态调度策略。仿真实验结果表明,所提需求响应通信动态队列调度策略可以兼顾不同需求响应业务的服务质量需求,减小低优先级需求响应业务传输时延的同时,改善了传输时延抖动特性。

基于业务优先级和SRLG的电力需求响应业务调度优化算法

为降低电力通信网多优先级业务传输的失效概率,提高系统可靠性,提出一种基于业务优先级和共享风险链路组(shared risk link groups,SRLG)的电力需求响应调度优化算法。根据电力通信网业务的分类,将需求响应业务进行业务优先级的分区定位,提出电力需求响应业务传输的信用值整形机制(credit-basedshaper,CBS),对不同优先级业务的传输调度机制进行描述。考虑电力通信网的共享风险链路组,对不同优先级业务调度路径的选择进行优化,实现所选路径的高可靠性。仿真结果表明,所提算法可以有效降低需求响应业务调度路径的SRLG综合失效概率和风险,平均节点处理时延较小,很好地保证了需求响应业务传输的可靠性和安全性。

计及倒换时延的需求响应业务P圈保护策略

为应对日益增长的需求响应业务传输带宽需求,该文设计了一种考虑节点与链路业务承载能力的动态负载均衡模型,利用该模型能够有效实现网络局部业务疏导,将业务导向负载能力大的且保护水平高的链路上。同时,利用重要度将需求响应业务与非需求响应业务进行区分。在该基础上利用启发式算法自适应学习,有选择地针对需求响应业务提供不同的保护方式。以传统P圈配置和复用的方式为低重要度的业务配置保护路径,而高重要度的业务分别复用已配置P圈中单链路故障下的倒换时延最小保护路径。从而进一步提高资源利用率,降低阻塞率。仿真实验结果表明,所提的基于动态负载均衡的最小倒换时延P圈保护策略能在一定程度上提高资源利用率,降低冗余度的同时,实现重要等级高的业务倒换时延最小化目标局部最优求解。

基于轻量级CoAP协议的需求响应业务承载机制及优化

用户侧资源受限的需求响应(demandresponse,DR)设备采用基于HTTP/XML的OpenADR协议承载DR业务方式,会产生开销较大、延时较高等问题。为解决该问题,利用轻量级协议CoAP(constrainedapplicationprotocol)替代HTTP协议来完成需求响应通信过程,并设计了基于CoAP的DR通信架构。同时针对CoAP协议拥塞控制方式过于简单,面向高并发DR业务可能会造成网络拥塞、响应时延较长等问题,提出了一种基于网络状态的自适应拥塞控制方法。仿真结果表明,CoAP协议可有效提高DR实时响应能力、降低开销,所提出的拥塞控制算法可缓解网络拥塞问题,从而提升了CoAP协议承载DR业务的性能。

DDS在自动需求响应系统中的适用性分析及应用设想

随着售电市场逐步放开,电力需求响应(demand response,DR)的业务发展倍受关注。随着分布式电源、电动汽车、分散式储能、电热锅炉等大批量分散需求侧资源参与能源互联,复杂的业务时序及差异化业务场景对现有设备/系统的底层数据流QoS (quality of service)提出了新的需求。随着源网荷工程不断深化,对DR资源的控制模式逐步多样化,对底层的承载协议也提出了新的挑战,现有简单的互操作协议适配方式难以满足数据传输的差异化QoS要求。针对上述问题,分析了DDS (data distribution service)技术的特征及其在自动需求响应业务系统中应用的适用性,并结合DDS的技术特性,从系统集成架构、信息交换方式、数据模型适配等方面提出了DDS在自动需求响应系统中的应用设想。

基于电力需求响应业务特性的P圈保护策略

为提高电力通信网资源利用率,降低网络冗余,满足电力需求响应业务对于传输网络可靠性的要求,文章考虑需求响应的业务特性,提出一种基于报文感知的电力需求响应业务P圈保护策略(P-Cycle protection strategy for power demand response service based on message awareness,DRPS-MA)。通过负载均衡方案对网络流量进行疏导,避免网络中的业务集中至某些特定链路,可以有效降低网络阻塞,优化业务路由。保证网络可靠性的基础上通过工作路径和保护P圈联合优化算法解决需求响应业务的寻路和保护问题,为待处理的业务请求分配工作带宽和保护带宽,最大化利用网络资源。仿真结果表明所提DRPS-MA算法能够显著降低电力通信网的冗余度和阻塞率,为需求响应业务提供端到端的快速恢复。

基于区块链的中小型电力用户自动需求响应系统设计

中小型电力用户单体负荷容量虽小但数量众多、用电灵活性强,是潜力可观的需求响应资源。设计了基于区块链技术的需求响应系统解决方案,创新需求响应聚合商运行模式,为中小型用户参与需求响应事件提供可行路径,以期促进未来需求响应业务的发展。利用区块链技术实现需求响应交易数据存证与交易结算服务,保障聚合商与用户之间的需求响应交易数据不可篡改、交易过程可追溯,提升评估结算的效率与公信力。

基于边缘网关的中央空调需求响应终端的应用研究

商业楼宇用电在社会总用电负荷中占比较大,其中夏季高峰时刻中央空调系统用电尤为突出。以中央空调为调控对象,建立用电侧机动调峰能力是应对故障风险,提高电网运行经济性的重要举措。针对商业楼宇数目众多,内部用能设备复杂多元,自动化程度参差不齐,电气设备与控制中心之间、电网企业与商业楼宇用户之间会产生大量的数据流等问题,设计了基于边缘网关的中央空调需求响应终端,实现了商业楼宇中央空调的柔性控制,并通过需求响应实现网荷互动,提高城市电网运行弹性。通过现场示范建设,证明了应用的可行性。

电力需求响应管理平台互操作接口设计

电力需求响应管理服务系统是电力需求响应系统功能架构中的主站系统,为需求响应聚合系统和需求响应终端提供组织和管理功能,这需要提供电力需求响应信息互操作接口。从应用场景和软件架构方面设计了基于国内电力行业标准DL/T 1867-2018《电力需求响应信息交换规范》功能一致性的电力需求响应管理服务系统互操作接口。应用场景方面,设计了完整的测试流程以及注册、报告、事件、加入/退出的互操作用例;软件架构方面,采用微服务的架构设计风格,设计了Http接口组件、参与者管理组件、事件管理组件以及数据管理组件。设计方案可以应用于国内需求响应试点以及自动需求响应控制应用场景中。

电力需求响应管理平台接入测试系统建设实践

作为上海市电力需求响应试点的牵头单位,国网上海市电力公司自2014年开始组织和开展城市试点。随着国家电力需求响应系统标准化体系建设,自2018年开始要求负荷集成商按照国内电力行业标准DL/T 1867—2018《电力需求响应信息交换规范》接入省级电力需求响应管理平台。为了保证负荷集成商规范接入,提出基于微服务架构的测试系统建设方案,构建接口功能一致性验证流程和规范,为负荷集成商提供接入能力的认证服务。

考虑综合需求响应的公共建筑热电综合系统分层优化研究

基于电负荷及热负荷在综合能源系统中均存在供应峰谷压力而具备可调控价值,从公共建筑能源需求侧出发,结合供应侧的热、电分层优化,提出了考虑电、热综合需求响应的的公共建筑综合能源系统优化模型。首先从需求侧出发,建立传统电负荷需求响应模型,并结合人体对于温度的不敏感性建立公共建筑热负荷需求响应模型;其次建立含有微燃机、燃气锅炉、光伏、制冷机、储能装置等设备的综合能源系统模型;然后从供应侧角度,以综合能源供应成本最低为目标提出热、电分层优化模型。通过仿真算例可知,综合需求响应的应用从需求侧降低了用户用能需求和系统峰谷差压力,有效提升了系统运行灵活度,可为系统带来显著的经济效益。

考虑需求不确定性的高比例新能源电力系统灵活性优化

灵活爬坡服务FRP(flexible ramping product)参与市场是高比例新能源电力系统应对灵活调节能力不足的关键。基于非参数核密度估计理论提出了FR需求量不确定性区间动态生成方法,并针对发电侧资源在FR需求量最恶劣场景下灵活调节能力不足的问题构建了一种火电机组、储能参与的两阶段优化模型。日前阶段以购电成本最小为目标,通过求解模型得出系统在各时段所拥有的灵活调节能力。实时阶段以考虑FRP服务后的系统总运营成本最小为目标,解决系统在最恶劣FR需求场景下灵活调节能力不足的问题,并求出经济性最优的优化方案。结果表明,所提模型有利于提高风电的消纳能力,并降低系统的运行成本。