具有能量存儲特性的電力負荷群集協作控制機制研究

《具有能量存儲特性的電力負荷群集協作控制機制研究》是依託山東大學，由褚曉東擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：具有能量存儲特性的電力負荷群集協作控制機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：褚曉東
• 依託單位：山東大學

中文摘要

保持發電與負荷之間的平衡是電力系統安全穩定運行的基本條件。為了處置各種擾動對系統平衡的破壞，通常在發電側配置備用，受能耗與環境等因素影響，需付出較大的社會成本，而負荷具有提供備用的潛力。研究具有能量存儲特性的電力負荷群集協作控制機制，實現群集協作最佳化，分散自主回響，在保證系統安全性的前提下，儘可能減少對負荷的負面影響。1、負荷個體狀態的多樣性與同步性分析：研究負荷個體狀態的多樣性、同步性與負荷群體可控性之間的內在聯繫，提出負荷多樣性與同步性的表征指標，揭示負荷同步性的湧現機理與調控機制；2、負荷群體的協作控制結構與策略設計：設計負荷群體的關聯耦合結構，定義負荷群體中各種控制對象的任務功能，制定負荷個體、負荷聚合器與電網調度之間的合作策略；3、負荷控制系統的信息拓撲最佳化：分析負荷控制系統的信息處理需求，建立信息拓撲模型，刻畫信息拓撲對控制性能的影響，提出信息處理資源的最佳化配置策略與方法。

結題摘要

保持發電與負荷之間的平衡是電力系統安全穩定運行的基本條件。為了處置各種擾動對發電–負荷平衡的破壞，通常採用在發電側配置及調用備用的方法。現代電力系統的形態呈現出顯著的複雜性，增加發電側備用需要付出較大的社會成本，而負荷具有提供備用的潛力。具有能量存儲特性的負荷是實施柔性負荷控制的合適的備選對象。本項目提出並解決具有能量存儲特性的負荷參與電力系統發電–負荷平衡控制中所涉及的關鍵科學問題，取得的主要成果體現在下述方面： （1）負荷群體狀態分析與特性調控。分析由於狀態多樣性遭到破壞而導致負荷群體受控後湧現負面同步行為的機理，評估負荷群體聚合功率振盪對電力系統運行造成的不利影響；提出計及多樣性保持的負荷群體特性調控方法與恢復策略。 （2）負荷群體協作控制方法與策略。以舒適度作為用戶效用的度量，提出考慮用戶舒適度的可控負荷分散回響機制，分別套用於恆溫控制負荷與LED照明負荷；提出可控負荷主動參與電力系統頻率控制的方法，將負荷的群集回響與發電側回響進行協同，共同承擔系統的一、二次頻率控制目標；利用廣域測量系統信息辨識負荷動態特性，提出一種滿足線上套用的中長期電壓協調控制方法；備用資源的配置是電力系統最佳化調度的核心問題，圍繞這一問題，提出源–荷備用協同最佳化模型和基於成本–價值解耦的算法。 （3）負荷控制系統的信息拓撲最佳化。提出一種負荷分散式控制構架，根據採集的樣本負荷信息估計負荷群的運行狀態，可回響系統的實時控制指令，達到較高的控制精度；量化分析通信延遲對負荷控制特性的影響；將平均場博弈理論套用於大種群負荷分散式控制問題，以電動汽車的動力電池負荷為控制對象，提出適用於負荷分散式控制問題的信息處理結構。 （4）可控負荷實驗平台開發與套用。開發了可控負荷實驗平台，實現空調負荷、LED照明負荷的閉環控制；在可控負荷實驗平台中，對空調負荷與LED照明負荷的分散回響機制進行驗證；提出室內空間熱模型的參數辨識方法，利用空調負荷控制平台，對空調所在的室內工作空間進行準確建模，將模型維度從負荷個體擴展到房間或建築。