电力系统柔性负荷的建模与控制策略研究

柔性负荷的调度是缓解供需侧矛盾的有效措施,将柔性负荷有效地纳入常态化的电力系统运行调度具有重要意义,相关研究逐渐成为了学术界的研究重点。空调负荷能够通过改变运行状态,从而参与负荷调节,是典型柔性负荷,在我国的大部分地区,空调负荷在电网高峰阶段负荷占比接近一半,是造成负荷高峰的主要原因。与分体式空调相比,中央空调单体容量大,且便于集中控制,是目前开展空调负荷柔性调控的主要实施对象。本文首先分析了柔性负荷在电力系统中的研究现状,并选取中央空调作为柔性负荷典型代表,并建立了中央空调系统模型,包括了中央空调所属建筑物的热力学模型和中央空调的能耗模型。在系统模型中,分析了计及新风环节和不计新风环节的两种中央空调系统。其次,提出了中央空调的调控策略和中央空调负荷调节潜力的计算方法。控制策略包括温度控制、流量控制、协调控制等多种控制方式,并以最大调节潜力、最小化调节偏差等为目标函数,以空调机组约束、电网约束、舒适约束等为约束条件。此外还在中央空调系统建模的基础上,提出了一种基于参数识别的基线算法,并使用了和声搜索算法寻优。然后,研究了中央空调参与电力系统运行的模型和算法,提出了空调负荷参与负荷跟踪的优化模型,并以控制后的整体负荷与目标负荷偏差最小为目标。本文还考虑电网和负荷聚合商的双向信息流动,研究了中央空调的双层负荷聚合方法,提出了基于中央空调负荷调节特性、基于中央空调房间舒适度指标、基于中央空调调节经济性等三种不同的负荷聚合策略,并应用于平抑分布式电源出力波动,算例验证了所提出模型和算法的有效性。中央空调的建模和控制策略研究为柔性负荷在电力系统中的调控提供了参考。