负荷聚合效果的可靠性分析文献综述

 2023-08-07 05:08

文献综述(或调研报告):

本项目的技术实现关键在于如何对用户的响应行为进行建模并选取最优用户集合St*,以及根据此用户集合对于不同目标需求减少量Dsch的响应情况进行统计学分析,从而分析负荷聚合的可靠性。

本部分综述首先介绍了负荷聚合控制的发展历史;然后介绍了需求响应(DR)、负荷聚合商(LA)以及需求响应不确定问题的国内外研究现状;最后介绍了需求响应项目中选取用户集几种常用的算法。

1. 负荷聚合控制的发展历史

CLARK W.GELLINGS在《The Concept of Demand-Side Management for Electric Utilities》一文中提出电力需求侧管理(DSM)的目标是改变用户负载形状,并且介绍了DSM的六种形式,削峰、填谷、削峰填谷、战略性节约用电、战略性负荷增长和可塑性负荷形状;T.S. Yau等人在《Demand-side management impact on the transmission and distribution system》一文介绍了一个项目,用于评估由于实施需求方管理(DSM)程序而对输配电系统(TD)产生的影响,回顾了传统的TD计划方法,并讨论了将DSM策略分析与系统计划过程集成所需的程序更改;G. Strbac等人在《Framework for the incorporation of demand-side in a competitive electricity market》一文中提出了一种用于优化发电和减少需求计划的复合模型,结果表明该模型可用于对可能的方案进行综合评估,以实现对电力市场的需求方投标;K. Matsumoto等人在《An interactive approach to demand side management based on utility functions》一文中指出由于大量不同的负载,需求侧管理是一个复杂的优化问题,通过使用电力营销人员的效用函数提出了针对此问题的新的交互式方法。《智能电网框架下的需求侧管理展望与思考》一文介绍了DSM三类关键技术(能效项目、节省能源、需求响应)的概念及其主要特点,并且指出需求响应项目由于引入了市场的调节机制,其节能、负荷整形效果是最好的。随着分布式能源、电动汽车、储能设备和信息通信技术的发展,需求响应可为电力系统做出更大的贡献。《基于电力需求响应的智能家电管理控制方案》一文指出在智能电网环境下,动态可控负荷控制更加精准、集群作用显著且波动较小,可以作为需求侧的稳定资源来维持电网功率平衡并提供辅助服务;沈运帷等人在《需求响应在电力辅助服务市场中的应用》一文中指出需求响应资源参与电力辅助服务市场,可以提高系统可靠性、灵活性,优化资源配置,提高用电效率,具有重要的社会效益。微观经济学中相关理论指出,当供给者与需求者可以在市场中自由交易,且价格由供需两侧共同决定时,市场交易的总收益才最大。如果不能将需求侧和发电侧平等对待,就无法形成一个真正良性运行的电力市场。《电力需求响应的经济效益分析》一文介绍了需求响应的经济学原理,指出需求响应带来的经济效益包括短期经济效益和中长期经济效益,并分别通过运用微观经济学原理和风险价值评估法提出了测算两种效益的方法;《基于分段竞价的售电侧需求响应策略》一文提出了一种分段竞价用户需求响应交易模型,能够有效利用可平移负荷特性,通过负荷段组合减少发电机组的随机启停,节约发电成本,同时也降低了需求响应参与用户的购电成本。《智能电网发展形态探讨》一文表明随着储能、电解氢、混合动力汽车等电能存储、能量变换及替代技术在低电压等级、小容量的应用率先取得突破和推广,电网形态和功能将在配用电侧率先发生革新,越来越多的电力用户在发、用电之间转换成为常态。

综上所述,随着需求响应在电力市场中的应用越来越广泛,负荷被要求更好地与发电侧互动,被要求提供更高级的电网辅助服务。

2. 研究现状

需求响应研究现状:潘小辉等人在《国外需求响应技术及项目实践》一文中通过调研欧美国家的DR实施现状,深入分析了国外DR的相关政策、实施项目和关键技术;邹京希等人在《我国需求响应实施现状及发展展望》一文中分析了我国需求响应发展存在的趋势,给出了发展展望并提出相应的对策建议,认为在我国“互联网 ”智慧能源背景下应持续开展需求响应推广与研究工作,尤其是实施自动需求响应;李彬等人在《我国大规模实施需求响应的关键问题剖析与展望》一文中基于现有国内外DR发展现状,从政治机制保障、信息化支撑和平台部署及实施三个层面来分析国内大规模实施DR的关键问题。

负荷聚合商研究现状:Mattia B等人在《Overview of the Regulation on Aggregator Agents in Europe》一文中介绍了比利时、英国和德国等欧洲国家关于LA的技术要求和立法框架,可作为国内LA建设的参考;高赐威等人在《基于负荷聚合商业务的需求响应资源整合方法与运营机制》一文概述了LA的定义与作用,重点分析LA的DR资源整合和运营机制,并对比LA与电力系统其他参与者的差异。

需求响应不确定问题研究现状:DR不确定性会导致可靠性不足、响应效益受损、项目成本增加等,因此越来越多的人将目光投向这一问题的研究。Kwag H G等在《Reliability modeling of demand response considering uncertainty of customer behavior》一文中采用最优潮流法评估具有DR的系统和负载点的可靠性指标,指出提高DR可用性比增加DR数量效果更好。A.Rezaee Jordehi在《Optimization of demand response in electric power systems》一文中提到DR优化问题中的不确定性是多方面的:需求侧产销者的负荷和生产的功率是不确定的,复杂的计量和通信设备增加了问题的不确定性,而最重要的是用户对于DR计划的反应是不确定的。为了应对用户响应的不确定性,张鹏等在《基于需求响应调度容量上报策略博弈的电网多代理系统调度模式》一文中在多代理商系统环境下建立了计及负荷响应违约的可调度容量上报博弈模型,以实现代理商DR调度容量的优化分配;《计及用户参与不确定性的需求响应策略优化方法》一文建立了计及参与率不确定性的DR调度模型;《负荷聚合商参与需求响应的可靠性及风险分析》一文中采用模糊机会约束规划建立负荷聚合商的经济调度决策模型。通过以上文献分析可知,当前针对DR不确定性的研究已经较多,但针对不确定性造成LA这一实体的响应可靠性和风险问题研究仍然较少。

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