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随着城市电力高峰负荷的不断攀升,电网调峰需求日益增加;随着新能源并网量的大幅增加,电力分布式交易不断推进。中央空调可控变量众多、调节潜力巨大,成为了典型的柔性负荷,可通过需求响应参与电网调峰,缓解电网运行压力。虚拟电厂作为分布式电源、柔性负荷、储能设备等分布式资源的聚合体,为分布式资源参与电网调度和电力交易提供了有效途径,成为了近年来电力系统领域的研究热点。
目前对虚拟电厂内部柔性负荷资源的研究多聚焦于分体式空调,对虚拟电厂的构建多基于分布式资源的调控特性和地理位置来进行,对虚拟电厂的运行控制多采用集中优化方法,导致中央空调的调节潜力未能得到挖掘、分布式资源主体参与聚合的意愿未能得到体现、虚拟电厂控制中心计算及数据存储压力巨大。本文围绕基于中央空调调控特性的虚拟电厂定制化构建及运行策略展开了相关研究,从交易驱动以及分布式优化控制的角度解决了上述问题。
首先,根据工作原理构建了含制冷系统、水系统、风系统及用户区域的中央空调系统模型,基于水系统的热惯性对冷冻水管道的热动态过程进行建模,综合空气温度和空气质量两方面定义中央空调用户舒适度,分别研究了冷源温度调节、末端风机调节、综合协调调节三种方式下中央空调系统的动态调控特性,为中央空调参与虚拟电厂的构建与运行提供了理论基础。
然后,提出了电力分布式交易市场环境下由交易驱动的虚拟电厂定制化构建机制,以参与日前电力合同交易为应用场景,采用条件风险价值衡量分布式资源发用电特性不确定性带来的风险损失,利用Stackelberg博弈对虚拟电厂运营商与分布式资源主体之间的交易协商过程进行建模,提出了虚拟电厂的定制化构建方法。采用ADMM分布式优化算法将交易结果在中央空调系统各电力设备之间进行功率分解,确定了中央空调系统的日内优化工作点,相比于集中优化方法极大地提高了计算效率。
最后,基于综合热惯性构建了中央空调系统虚拟储能模型,提出了基于多代理系统的中央空调系统内部协调控制机制,并根据虚拟储能特性从可调功率和可持续时间两个角度对中央空调系统调节潜力进行了评估;采用综合协调控制方式构建了中央空调虚拟发电单元,实现了中央空调系统规范化统一建模;提出了基于本地自治优化的虚拟发电单元调用策略以及虚拟电厂参与电网调峰的运行策略,实现了虚拟电厂内部发电资源的本地分布式优化控制,缓解了虚拟电厂运营商的统一调控压力,对虚拟电厂参与电网的实际调度运行具有重要的指导意义。
目前对虚拟电厂内部柔性负荷资源的研究多聚焦于分体式空调,对虚拟电厂的构建多基于分布式资源的调控特性和地理位置来进行,对虚拟电厂的运行控制多采用集中优化方法,导致中央空调的调节潜力未能得到挖掘、分布式资源主体参与聚合的意愿未能得到体现、虚拟电厂控制中心计算及数据存储压力巨大。本文围绕基于中央空调调控特性的虚拟电厂定制化构建及运行策略展开了相关研究,从交易驱动以及分布式优化控制的角度解决了上述问题。
首先,根据工作原理构建了含制冷系统、水系统、风系统及用户区域的中央空调系统模型,基于水系统的热惯性对冷冻水管道的热动态过程进行建模,综合空气温度和空气质量两方面定义中央空调用户舒适度,分别研究了冷源温度调节、末端风机调节、综合协调调节三种方式下中央空调系统的动态调控特性,为中央空调参与虚拟电厂的构建与运行提供了理论基础。
然后,提出了电力分布式交易市场环境下由交易驱动的虚拟电厂定制化构建机制,以参与日前电力合同交易为应用场景,采用条件风险价值衡量分布式资源发用电特性不确定性带来的风险损失,利用Stackelberg博弈对虚拟电厂运营商与分布式资源主体之间的交易协商过程进行建模,提出了虚拟电厂的定制化构建方法。采用ADMM分布式优化算法将交易结果在中央空调系统各电力设备之间进行功率分解,确定了中央空调系统的日内优化工作点,相比于集中优化方法极大地提高了计算效率。
最后,基于综合热惯性构建了中央空调系统虚拟储能模型,提出了基于多代理系统的中央空调系统内部协调控制机制,并根据虚拟储能特性从可调功率和可持续时间两个角度对中央空调系统调节潜力进行了评估;采用综合协调控制方式构建了中央空调虚拟发电单元,实现了中央空调系统规范化统一建模;提出了基于本地自治优化的虚拟发电单元调用策略以及虚拟电厂参与电网调峰的运行策略,实现了虚拟电厂内部发电资源的本地分布式优化控制,缓解了虚拟电厂运营商的统一调控压力,对虚拟电厂参与电网的实际调度运行具有重要的指导意义。