融合可控負荷靈活響應的電力系統有功-頻率控制研究.pdf

1、傳統意義上，電力系統的有功/頻率調節(jié)過程是對發(fā)電側的備用資源的調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的影響是可控的。但是隨著發(fā)電側供給資源結構的不斷變化，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)電側的備用資源進行頻率調整，會虧損相當一部分火電機組發(fā)電容量的經濟成本和機組參與調頻造成的環(huán)境成本。在這種

2、情況下，更多的相關研究開始關注從負荷側挖掘調頻資源的思路。
　　電力系統中具有大量較好調節(jié)能力的負荷資源，如空調，冰箱，照明負荷，電動汽車等，可以很好地響應電網的調整需求，抑制系統頻率的大幅度隨機波動。對負荷調頻資源的利用，最主要地需考慮如何整合調度潛在負荷資源，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調度的積極性。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系統有功/頻率調整的體系當中，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學模型的基礎上，提出了LED主動參與系統調頻的策略。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光區(qū)間，讓LED根據本地頻率信號對自身光照需求進行主動響應。最后，在區(qū)域互聯系統上驗證了LED參與AGC調頻的有效性。
　　2)設計了PEV負荷參與系統靜態(tài)經濟調度的控制策略，該策略在系統級別的經濟調度優(yōu)化的基礎上提出了同時協調源—荷資源的雙層優(yōu)化調度模型。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，解決了系統經濟調度過程中遇到的信息處理，信息交互等問題，將最優(yōu)控制調度決策的問題分別進行了解耦和統一化處理，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（內點法）進行調度優(yōu)化，最終在不斷的聯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-荷資源協同調度的可

6、行性。
　　3)計及可控負荷作為調度資源的經濟性，將LED負荷和PEV負荷資源納入到傳統發(fā)電控制體系中，提出了融合兩種可控負荷響應的AGC模型。在一次調頻時間尺度上LED負荷根據頻率信號進行分散式控制，根據頻率偏差改變用戶的光照需求來引起負荷功率變化，為電網提供一次調頻備用。在二次調頻時間尺度上，開始計及源-荷資源的經濟性進行負荷分配，實現頻率控制。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)