居民可控负荷统计分析及控制策略研究

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随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,风电和光伏发电的渗透率将会进一步提高,风电和光伏发电的消纳将会更加困难。需求响应作为需求侧管理的重要技术,是提高新能源发电消纳的方法之一。居民可控负荷作为灵活资源,是一种良好的需求响应资源。因此,该文开展了居民可控负荷参加需求响应的研究。主要研究工作包括:(1)针对现阶段精确到单个居民可控负荷的大量数据,多来源于国外,不适宜国内居民可控负荷参与需求响应的问题,该文通过问卷调查的方式统计了国内某小区居民可控负荷,分析了其用于削峰及提高风电和光伏消纳水平的可行性及潜力。首先,基于客观、易于回答等原则设计了居民可控负荷调查问卷,发布后收集到有效答卷465份。其次,评价了调查问卷数据质量,利用Python量化处理了有效答卷信息。最后,采用自下向上的建模思路,结合居民可控负荷数学模型,计算了其需求响应潜力。通过对比各类居民可控负荷的需求响应潜力,可知国内可参加需求响应的居民可控负荷有空调、电热水器、洗衣机等;将居民可控负荷曲线与风电、光伏发电典型出力对比,验证了居民可控负荷具备提高光伏发电和风电消纳水平的潜力。(2)针对居民空调运行时段存在重叠现象的问题,提出了一种计及运行时段重叠的空调负荷控制策略。首先,利用k-means算法按空调运行时段对空调负荷进行统计。然后,推导了单个空调储能模型的初始荷电状态发生时刻,得到空调初始、稳定运行阶段。在此基础之上,设计了空调负荷运行阶段判别流程。其次,根据热感觉投票值理论与调查问卷统计所得居民空调温度设定值,确定了空调负荷群设定温度。最后,结合统计结果、空调负荷运行阶段判别流程以及空调负荷群设定温度,推导了单个居民小区空调储能聚合模型。在此基础之上,以削峰为目标场景,建立了兼顾空调运行时段的决策模型,并利用CPLEX对模型求解。通过分析求解结果,可知所提策略在实现削峰的同时兼顾了空调运行时段。
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