智能電網(wǎng)中需求響應(yīng)與能量有效協(xié)同優(yōu)化與控制

智能電網(wǎng)是一個(gè)分布式、扁平化的信息物理系統(tǒng)，如何保證智能電網(wǎng)中各利益相關(guān)方的效用、在自組織行為下同時(shí)獲得能量持續(xù)高效利用，對(duì)智能電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本項(xiàng)目圍繞智能電網(wǎng)用戶(hù)的需求響應(yīng)和能量有效管理，深入研究需求響應(yīng)對(duì)能量調(diào)度與優(yōu)化的影響，主要工作包括： 1）智能電網(wǎng)多目標(biāo)自主優(yōu)化系統(tǒng)建模。通過(guò)分析參與智能電網(wǎng)發(fā)、送、配、用電和電力市場(chǎng)交易的各實(shí)體的行為特性，結(jié)合AMI信息、電力市場(chǎng)信息和環(huán)境信息等，我們構(gòu)建了基于多智能體的能源管理系統(tǒng)，提出了基于用戶(hù)需求響應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型、光伏陣列單智能體模型和基于能源管理系統(tǒng)的分布式多智能體模型，給出了基于面向?qū)ο蟮哪茉垂芾硐到y(tǒng)的總體目標(biāo)和每類(lèi)智能體所對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)優(yōu)化模型。 2）分布式動(dòng)態(tài)能量管理與控制。在所建光伏陣列模型的基礎(chǔ)上，我們給出了光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法，使得分布式可再生能源在其最大功率點(diǎn)處并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的優(yōu)化利用。依據(jù)用戶(hù)的需求響應(yīng)預(yù)測(cè)模型，我們還制定了智能電網(wǎng)的峰谷分時(shí)電價(jià)定價(jià)，提出了多時(shí)間尺度下的插入式負(fù)荷能耗管控分布式算法和基于Stackelberg博弈的PEV建筑能源供需平衡策略。 3）分布式能量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與最優(yōu)設(shè)計(jì)。研究了滾動(dòng)優(yōu)化機(jī)制引入前后對(duì)系統(tǒng)性能的影響，探討了存在特定約束下滾動(dòng)優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)性能的提升作用，提出了基于用戶(hù)響應(yīng)的智能電網(wǎng)發(fā)用電一體化日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案，給出了光伏并網(wǎng)的穩(wěn)定性判據(jù)，并分析了分布式控制算法的性能極限，給出了其與最優(yōu)性能之間的量化關(guān)系式。 4）硬件在環(huán)仿真驗(yàn)證。采用了MATLAB與PSIM軟件聯(lián)合仿真，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有的30KW光伏系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)所研究的結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明預(yù)測(cè)模型的輸出和實(shí)際測(cè)量值的誤差在允許范圍內(nèi)，所提的分布式預(yù)測(cè)算法可以實(shí)現(xiàn)高峰時(shí)段用戶(hù)負(fù)荷的有效轉(zhuǎn)移和能量有效分配，達(dá)到消峰填谷、優(yōu)化配置的目的，驗(yàn)證了所提模型和方法的有效性。 項(xiàng)目還研究了智能電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和安全控制問(wèn)題，受本項(xiàng)目資助出版著作（章節(jié)）1章，發(fā)表與錄用期刊論文7篇，會(huì)議論文15篇，授權(quán)專(zhuān)利1項(xiàng)，申請(qǐng)專(zhuān)利1項(xiàng)。 2100433B

需求響應(yīng)與能量有效協(xié)調(diào)是未來(lái)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)清潔、高效與安全可靠的一個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題。本項(xiàng)目圍繞分散、扁平式電網(wǎng)多目標(biāo)自主優(yōu)化與協(xié)同控制這一科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研究, 重點(diǎn)針對(duì)智能電網(wǎng)供需雙向時(shí)變性、不確定性和多時(shí)間尺度問(wèn)題，采用分布式多智能體建模技術(shù)、基于博弈論的多智能體分布優(yōu)化計(jì)算理論和網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析理論，從模型、優(yōu)化和控制三方面攻克多目標(biāo)自主優(yōu)化關(guān)鍵理論與協(xié)同控制設(shè)計(jì)難題，為智能電網(wǎng)的能源可持續(xù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容：①分散、扁平式智能電網(wǎng)多目標(biāo)自主優(yōu)化模型與優(yōu)化算法；②分布式電網(wǎng)動(dòng)態(tài)能量管理與控制算法；③大規(guī)模分布式能量控制系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)穩(wěn)定性與鎮(zhèn)定控制。.本項(xiàng)目相關(guān)科學(xué)問(wèn)題和控制技術(shù)的突破將為智能電網(wǎng)的能源可持續(xù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)，為可再生能源的友好接入和能量有效需求響應(yīng)程序和負(fù)荷控制提供科學(xué)、有效的分析與設(shè)計(jì)工具，因而具有重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)系統(tǒng)、深入地闡述了智能電網(wǎng)供需互動(dòng)能量?jī)?yōu)化技術(shù)，以供需互動(dòng)優(yōu)化控制理論框架為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了信息接入與傳輸優(yōu)化策略、供需互動(dòng)需求側(cè)管理策略和供需互動(dòng)協(xié)同優(yōu)化策略，并給出了大量的定性和定量分析。全書(shū)共6章，內(nèi)容包括緒論、智能電網(wǎng)供需互動(dòng)優(yōu)化控制基礎(chǔ)、基于三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的供需互動(dòng)信息接入與傳輸優(yōu)化策略、供需互動(dòng)環(huán)境下需求側(cè)管理策略、供需互動(dòng)環(huán)境下協(xié)同優(yōu)化策略及智能電網(wǎng)供需互動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。本書(shū)取材新穎，內(nèi)容豐富，體系完整，涵蓋了作者多年來(lái)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域所取得的科研成果，以及國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化控制的最新成果和進(jìn)展。本書(shū)的讀者對(duì)象是從事智能電網(wǎng)信息處理和能量管控的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員、科研工作者，以及從事相關(guān)領(lǐng)域研究的高校教師、研究生。

在運(yùn)用統(tǒng)計(jì)需求分析法時(shí)，應(yīng)充分注意影響其有效性的以下四方面的問(wèn)題：

(1)觀(guān)察值過(guò)少；(2)各變量之間高度相關(guān)；(3)變量與銷(xiāo)售量之間的因果關(guān)系不清；(4)未考慮到新變量的出現(xiàn)。

理解物業(yè)管理市場(chǎng)的有效需求，應(yīng)把握兩個(gè)要點(diǎn)：首先，從微觀(guān)經(jīng)濟(jì)的角度看，是指消費(fèi)者在某一特定時(shí)期內(nèi)，在每一價(jià)格水平上愿意而且能夠購(gòu)買(mǎi)的物業(yè)管理服務(wù)量，即有支付能力的需求；其次，從宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)的角度看，有效需求是指物業(yè)管理服務(wù)的總供給和總需求達(dá)到均衡狀態(tài)時(shí)的總需求。換句話(huà)說(shuō)，分析物業(yè)管理市場(chǎng)的有效需求，必須從微觀(guān)上把握有支付能力的需求，在宏觀(guān)上把握總供給與總需求的均衡。