一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法及系统

    专利2026-02-02  4


    本发明涉及电力系统韧性调节领域,具体一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法及系统。


    背景技术:

    1、21世纪以来,我国电网发展迅速,呈现出高比例可再生能源和高比例电力电子装备接入、负荷多元化以及信息与物理系统高度融合等特点。其一,在我国能源转型的背景下,可再生能源发电,如风电、光伏等,以集中或分散的形式广泛接入电网,其出力的波动性、间歇性和随机性给电网安全运行带来了挑战。其二,直流输电发展迅猛,超/特高压直流输电、柔性直流输电和直流电网等陆续投运,我国已形成大规模交直流混联电网格局,在提升资源大范围调控能力的同时也增加了安全风险。其三,在荷侧,分布式发电分散接入、区域综合能源系统兴起、电气化交通负荷大量接入以及各类基础设施电气化程度加深,负荷多元化特点日益凸显,负荷参与电网调节的能力有所提升,但多元化负荷也给电网运行带来了诸多不确定性。其四,随着能源互联网的建设和发展,电网信息一物理系统高度融合,电网安全运行与信息系统息息相关,电网信息安全不容忽视。可见,电网的形态和运行方式日趋复杂,对电力系统安全运行提出了新要求。

    2、负荷聚合商作为聚合用户侧零散资源的重要主体,能够根据电网调节需求和聚合资源的可调节特性向调控中心提供申报曲线参与电网调节。负荷资源的调节时间、响应时间、调节精度等调节性能,是负荷聚合商调节申报的重要影响因素。在负荷资源的调节性能选取方面,目前研究主要给出了调节时间、响应时间、调节精度和综合调节性能指标的具体计算规则,柔性负荷聚合参与电网调节性能需要满足相应的指标要求。在负荷资源的聚合方面,目前研究主要提出了电动汽车集成代理商、系统运营商和客户之间的信息特征(和可用性)框架,并提出负荷聚合商聚合电动汽车参与电力市场的运营策略。在需求侧资源参与电网调节方面,现有研究主要考虑将需求侧资源纳入调度主站的自动功率控制范畴,从而提升电网节能力。然而,上述研究只考虑了需求侧资源的调节收益,没有充分考虑到调节过程中的负荷资源的调节性能。


    技术实现思路

    1、鉴于上述存在的问题,提出了本发明。

    2、因此,本发明解决的技术问题是:本发明是解决未考虑负荷侧资源调节性能的交易策略,无法实现能源供需平衡,不仅增大了电力系统的压力,还浪费了能源成本的问题。

    3、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:

    4、第一方面,本发明提供了一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,包括:

    5、获取容量数据,建立需求侧资源调节容量与申报容量的传递函数,基于模糊控制模型,生成需求侧资源韧性调节过程曲线;

    6、根据所述需求侧资源韧性调节过程曲线,建立需求侧资源申报的调节性能模型,所述调节性能模型包括,响应时间和调节成本;

    7、依据需求侧资源的调节性能模型,建立负荷聚合商组合模型,通过对不同性能组合的需求侧资源的调节过程曲线进行优化,得到调节性能评价指标。

    8、作为本发明所述的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的一种优选方案,其中:所述获取容量数据,建立需求侧资源调节容量与申报容量的传递函数,基于模糊控制模型,生成需求侧资源的调节过程曲线,包括,

    9、在模糊控制模型中,将调节容量等效为已知的阶跃信号,再将调节过程与调节容量之间的传递函数等效为震荡环节;

    10、利用模糊控制器建立相应的模糊控制规则,根据模糊控制规则对调节容量进行控制,得到需求侧资源的调节过程曲线。

    11、作为本发明所述的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的一种优选方案,其中:用一个震荡环节来表示申报容量与调节容量之间的传递函数,表示为,

    12、

    13、μ1=t2

    14、μ2=2ξt

    15、其中,g(s)表示负荷资源调节容量与申报容量之间的传递函数,xi,h(s)表示负荷聚合商i内的第h个负荷资源的调节容量,ui,h(s)表示负荷聚合商合商i内的第h个负荷资源的申报容量,ξ为阻尼系数,t为时间常数,k为放大系数。

    16、作为本发明所述的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的一种优选方案,其中:根据所述需求侧资源韧性调节过程曲线,建立需求侧资源申报的调节性能模型,所述调节性能模型包括,响应时间和调节成本,包括,

    17、负荷聚合商i内的第h个负荷资源的申报容量响应时间,表示为:

    18、

    19、tsh满足条件,包括,

    20、

    21、

    22、其中,tsh为负荷聚合商i内的第h个负荷资源的申报容量达到并保持在允许误差范围内所需的调整时间,为相角,δ为稳定误差带,tph为设置允许的最大调节时间,t为交易时段数。

    23、作为本发明所述的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的一种优选方案,其中:负荷聚合商i内的第h个负荷资源的调节成本,表示为,

    24、zi,h=a1ui,h+a2yi,h+b

    25、其中,a1为申报容量的系数,a2为申报容量响应时间的系数,b为调节成本的偏置项,ui,h为申报容量,yi,h为响应时间。

    26、作为本发明所述的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的一种优选方案,其中:依据需求侧资源的调节性能模型,建立负荷聚合商组合模型,通过对不同性能组合的需求侧资源的调节过程曲线进行优化,得到调节性能评价指标,包括,

    27、对各个负荷聚合商内的各个负荷资源进行组合,组合方式表示为:

    28、

    29、其中,在t时段,为负荷聚合商i内的资源组合后的申报容量,为第h个负荷资源参与组合形成第i个负荷聚合商,ui,h为申报容量。

    30、作为本发明所述的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的一种优选方案,其中:负荷聚合商组合模型以负荷聚合商的调节成本最小为目标函数,表示为:

    31、

    32、

    33、其中,为负荷聚合商i在时段t的调节报价,为负荷聚合商组合i在时段t的调节中标容量,τ为每个时段的时间,l为参与调节的负荷聚合商资源的数量,t为交易时段数;

    34、建立目标函数的约束条件包括,申报容量偏差约束和申报容量响应时间偏差约束以及韧性调节需求平衡约束。

    35、第二方面,本发明提供了一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制的系统,包括:

    36、曲线生成模块,用于获取容量数据,建立需求侧资源调节容量与申报容量的传递函数,基于模糊控制模型,生成需求侧资源韧性调节过程曲线;

    37、模型建立模块,用于根据所述需求侧资源韧性调节过程曲线,建立需求侧资源申报的调节性能模型,所述调节性能模型包括,响应时间和调节成本;

    38、曲线优化模块,用于依据需求侧资源的调节性能模型,建立负荷聚合商组合模型,通过对不同性能组合的需求侧资源的调节过程曲线进行优化,得到调节性能评价指标。

    39、第三方面,本发明提供了一种计算设备,包括:

    40、存储器和处理器;

    41、所述存储器用于存储计算机可执行指令,所述处理器用于执行所述计算机可执行指令,该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的步骤。

    42、第四方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,其存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的步骤。

    43、本发明的有益效果:本发明所提出的考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法及系统具有可以带来能源供需平衡、系统稳定性提升、弹性需求管理、能源成本降低和可持续发展促进,有助于优化能源利用,提高能源系统的效率和可靠性,同时推动可持续能源发展和环境保护。


    技术特征:

    1.一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,所述获取容量数据,建立需求侧资源调节容量与申报容量的传递函数,基于模糊控制模型,生成需求侧资源的调节过程曲线,包括,

    3.如权利要求1或2所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,用一个震荡环节来表示申报容量与调节容量之间的传递函数,表示为,

    4.如权利要求3所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,根据所述需求侧资源韧性调节过程曲线,建立需求侧资源申报的调节性能模型,所述调节性能模型包括,响应时间和调节成本,包括,

    5.如权利要求4所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,负荷聚合商i内的第h个负荷资源的调节成本,表示为,

    6.如权利要求5所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,依据需求侧资源的调节性能模型,建立负荷聚合商组合模型,通过对不同性能组合的需求侧资源的调节过程曲线进行优化,得到调节性能评价指标,包括,

    7.如权利要求4-6任一所述考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,其特征在于,负荷聚合商组合模型以负荷聚合商的调节成本最小为目标函数,表示为:

    8.一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法的系统,其特征在于,包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,所述设备包括:

    10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1~7中任一所述的方法。


    技术总结
    本发明公开了一种考虑需求侧资源韧性调节过程的控制方法,包括:获取容量数据,建立需求侧资源调节容量与申报容量的传递函数,基于模糊控制模型,生成需求侧资源韧性调节过程曲线;根据所述需求侧资源韧性调节过程曲线,建立需求侧资源申报的调节性能模型,所述调节性能模型包括,响应时间和调节成本;依据需求侧资源的调节性能模型,建立负荷聚合商组合模型,通过对不同性能组合的需求侧资源的调节过程曲线进行优化,得到调节性能评价指标,有助于优化能源利用,提高能源系统的效率和可靠性,同时推动可持续能源发展和环境保护。

    技术研发人员:窦迅,刘雪蕊,翟文娟,潘博,左娟,张春雁,赵建立,窦真兰,王文博,许崇鑫,马胜奎,吴丹,刘子腾,杜炜,王俊
    受保护的技术使用者:南京工业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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