發(fā)布時間：2020-07-06 19:06

【摘要】：智能電網(wǎng)的發(fā)展以及能源互聯(lián)網(wǎng)的推廣使得電力網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的交互機理日益復雜�，F(xiàn)代電力系統(tǒng)已不再是傳統(tǒng)意義上的電力設備網(wǎng)絡,而是發(fā)展成為電力信息物理耦合系統(tǒng)(cyber physical system,CPS),它通過計算設備、傳感設備、通信設備、物理設備等的相互協(xié)同,實現(xiàn)電力系統(tǒng)整體運行性能的最優(yōu)化。在此背景下,精準描述CPS研究對象,靈活表征CPS特性,采用CPS融合的技術(shù)手段對電力CPS進行建模與分析,不僅對電力CPS環(huán)境中復雜通信系統(tǒng)、多元信息系統(tǒng)與電力系統(tǒng)之間交互影響的研究具有理論價值,同時對負荷控制策略的合理制定具有實際指導意義。本論文以負荷控制業(yè)務為著眼點,突破電力CPS中物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)割裂建模的傳統(tǒng)模式,深入地開展了“面向電力系統(tǒng)負荷控制的信息物理耦合建模與應用”的研究工作。本論文從負荷控制業(yè)務的不同時間尺度出發(fā),探索應急調(diào)度模式和常規(guī)調(diào)度模式下的耦合建模與分析方法,分別提出基于關(guān)聯(lián)特性的矩陣建模方法以及融合多元信息的負荷聚合建模方法,并制定了考慮通信延時影響的應急調(diào)度策略以及基于聚合響應潛力的常規(guī)調(diào)度策略。論文主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新包括:1)針對應急調(diào)度模式,對電力CPS的結(jié)構(gòu)和特點進行深入分析,提出基于關(guān)聯(lián)特性矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)建模方法,對電力CPS中能量流與信息流的復雜交互機理進行了全面的描述。首先,對電力CPS邏輯進行梳理與抽象,得到電力CPS基本分析單元;采用多元組定量描述信息節(jié)點、二次設備節(jié)點和通信節(jié)點的外特性,采用關(guān)聯(lián)特性矩陣的方法定量描述電力CPS各組成部分間的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系及特性,形成完整的電力CPS耦合模型;最后,通過實際電網(wǎng)算例說明所提出的電力CPS模型可以有效的描述電力CPS內(nèi)部復雜的耦合關(guān)系,并且分析了通信、信息和物理等各種因素對電力CPS的影響。2)基于關(guān)聯(lián)特性矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)建模方法,對負荷緊急控制中的通信延時進行計算分析;綜合考慮應急模式下負荷控制的通信延時,以及通信延時對頻率最低點影響程度等因素,提出一種考慮通信延時影響的快速負荷控制策略,并結(jié)合實際電網(wǎng)算例分析了通信延時對負荷控制量的影響。3)針對常規(guī)調(diào)度模式,研究融合多元信息的負荷聚合模型。在分析大規(guī)模用戶側(cè)主動負荷聚合響應潛力時,考慮負荷自身運行的物理特性,結(jié)合用戶舒適度、響應原則(響應次數(shù)、響應時長)等信息,建立融合主觀信息的大規(guī)模用戶側(cè)主動負荷聚合模型,對某一時段內(nèi)負荷響應潛力進行量化評估,并分析了不同因素對該響應潛力的影響。4)基于大規(guī)模用戶側(cè)主動負荷聚合響應潛力,提出一種考慮動態(tài)響應潛力的負荷雙層控制策略。在上層策略中,控制中心收集不同負荷聚合商所管轄區(qū)域負荷的聚合響應潛力值,并依據(jù)潛力值按比例分配功率缺額量給不同的負荷聚合商;在下層策略中,各負荷聚合商接收到控制中心下發(fā)的調(diào)度控制需求,綜合考慮各種因素(響應成本、響應條件、用戶舒適度等),建立家庭負荷響應情況的優(yōu)化分配模型。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM76
【圖文】：

圖3-1傳統(tǒng)負控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡架構(gòu)可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)的系統(tǒng)慣量越來越小，電僅僅通過現(xiàn)有的多直流提升、抽水電站切泵等措施已不統(tǒng)對負荷控制的精準度以及快速性提出了更高的要求。制系統(tǒng)升級成“源-網(wǎng)-荷友好互動精準負控系統(tǒng)”，該性負荷、分布式電源、分布式儲能等），為大電網(wǎng)安全]。精準負荷控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡架構(gòu)如圖 3-2所示。省級源網(wǎng)荷系統(tǒng)主站 區(qū)域電網(wǎng)控制指令負控中心站2M光纖 2M光纖2M光纖 2M光纖省級骨干網(wǎng)組網(wǎng)

第三章 考慮通信延時影響的快速負荷控制策略研究-37-圖3-9負控量與通信延時對應關(guān)系示意圖由圖 3-9可知，負荷控制量與通信延時基本成指數(shù)增長關(guān)系，即通信延時越長，負荷控制量的增加量越多。這是因為故障發(fā)生后，切負荷動作越晚，頻率下跌持續(xù)時間越長，頻率偏差越大，為了維持相同的最低頻率值 49.2Hz，系統(tǒng)所需要的響應負控量增加的強度也更大。一般情況下，系統(tǒng)慣量越小，相同故障下頻率跌落速度越快，頻率最低點出現(xiàn)的時刻越短，負荷響應量對通信延時越敏感，響應量隨通信延時增加而增長的速度越快。值得注意的是，本文重點關(guān)注通信延時對故障后頻率最低點的影響程度，暫不考慮頻率恢復策略。事實上，負荷響應量的增長，不僅能保證頻率最低點不跌落，同時對后續(xù)頻率恢復也有一定的幫助，在響應量過大的情況下可能出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，在制定后續(xù)的恢復策略時需要考慮。3.5本章小結(jié)電力 CPS 對信息系統(tǒng)的依存度越來越高，通信網(wǎng)絡可靠性在整個電力系統(tǒng)運行中扮演的角色也愈加重要。本章開展了通信延時對負荷控制量影響的研究�；诘诙绿岢龅年P(guān)聯(lián)特性矩陣信息物理建模方法對通信延時進行計算，并提出一種考慮通信延時影響的快速負荷控制策略。最后，結(jié)合實際電網(wǎng)進行頻率恢復效果對比分析。

第四章 基于負荷聚合潛力的信息物理建模方法研究-43-圖4-1負荷樣本聚合響應潛力曲線圖圖 4-1給出了 60min 內(nèi)的智能負荷群體功率響應聚合曲線，從曲線可以很清晰地看出不同智能負荷群的響應能力并非固定值，而是一個時變量。當有功缺額時間在 15min內(nèi)時，智能負荷群的響應功率基本呈線性下降趨勢；當響應時間超過 15min，響應功率將經(jīng)過一段波動后下降。此外，各類負荷變化規(guī)律也有差異�？照{(diào)和熱水器負荷的響應功率存在兩個尖峰，這是由于智能負荷有兩次響應機會；熱水器負荷群的響應周期較長，且兩個尖峰之間存在“響應死區(qū)”，這是因為熱水器負荷熱交換過程較空調(diào)的要慢。電動汽車負荷群的響應功率在前 15min 內(nèi)基本保持平穩(wěn)，隨后將緩慢下降。由聚合模型可知，影響智能負荷提供負荷支撐的聚合特性的因素主要包括兩點：1）用戶舒適度區(qū)間，2）響應次數(shù)。下面通過控制變量法進一步研究各類負荷在不同條件下的聚合響應能力。1）用戶舒適度保持負荷響應2次，改變?nèi)愗摵墒孢m度區(qū)間

【參考文獻】

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本文編號：2744008