智能电网需求响应算法与测试平台研究

摘要

智能电网是将先进的传感测量技术、信息技术、自动控制技术及电网基础设施高度集成的新型现代化电网，其研究与发展已受到工业界和学术界的高度关注。由于智能电网尚处于起步阶段，所以它还面临着很多丞待解决的问题和挑战。需求响应是指通过调度用户的用电方式来解决电网供需矛盾，是电网迈向智能化、互动化的关键技术之一。另外，实验室环境下的智能电网测试平台作为理论研究与实际应用之间的桥梁，对智能电网的发展也具有重要作用。虽然在传统电网中，这两方面的研究均已相对比较成熟，但智能电网将改变传统电网中信息与电能单向流动的模式，它强调用户与电网间及用户与用户之间的互动，包括信息互动与电能互动，这对智能电网的需求响应与测试平台均提出了新的要求。在研究需求响应时，要有利于提高用户的主动权与积极性，增强用户与电力部门之间的互动性，同时还要注意保护参与者的隐私信息；在研发智能电网测试平台时，要关注电力网络与信息网络之间的融合。本文在总结现有研究成果的基础上，根据智能电网的特点及要求深入研究其需求响应算法和测试平台，取得了如下成果：　　1．针对用电请求急需响应但功率弹性可调的设备，通过建立以社会效益为目标的凸优化问题，提出一种基于牛顿-拉格朗日法的分布式需求响应(NDDR)算法，并证明该算法在一定条件下的收敛性。　　2．针对NDDR算法收敛速度缓慢的不足，通过将社会效益最优化的需求响应分解成几个子过程，结合高斯信赖传播方法与原始．对偶内点法，提出了一种快速分布式需求响应(FDDR)算法，使得不仅能保证电网安全运行，而且能使社会效益达到（次）优，并从理论上分析该算法在实现过程中所产生的误差对其收敛速度的影响。　　3．针对用电请求可被延迟响应的设备，通过将调度这些设备的用电请求响应问题建立成随机优化模型，提出一种基于Lyapunov再优化的多用户间延迟容忍设备的实时分布式需求响应算法，从而降低用户们的电费支出和舍弃的部分用电请求对他们造成的影响，并建立设备用电请求被响应的最大等待时间与所研究的代价函数值之间的权衡关系。　　4．采用联合仿真的策略，研发了一套集成电网组件与开源网络研究模拟器的开源智能电网模拟器(SCORE)，并基于广义支路切割法，实现SCORE在多PC机上的分布式并行计算。相比其他智能电网仿真器，SCORE具有可移植性与可扩展性等特征。　　5．根据电能和信息双向流动的模式，研发一套实验室环境下的智能电网硬件测试平台，包括：(1)基于无线传感网的信息收集子系统，用于监测诸如开着灯的房间内是否有人、空调温度是否过低等当前环境信息，协助调节各电器设备的工作模式；(2)由用于传输电能的电力网络与用于感知／控制电力网络中各种信息的信息网络组成的电能传输／控制子系统。　　以上研究结果均通过仿真或实验案例进行验证。最后，对全文进行总结，并对进一步的研究提出展望。

目录

第一个书签之前