【摘 要】
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如今,巨大的能源需求以及化石能源消耗带来的环境问题已经成为制约社会发展的主要因素,可再生能源发电成为解决这一问题的关键。然而可再生能源发电的不确定性导致电力系统稳
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如今,巨大的能源需求以及化石能源消耗带来的环境问题已经成为制约社会发展的主要因素,可再生能源发电成为解决这一问题的关键。然而可再生能源发电的不确定性导致电力系统稳定性降低,安全风险增大。在智能电网背景下,利用虚拟可控资源,需求响应可有效平抑新能源波动,实现削峰填谷。电热水器是重要的需求响应资源,但相较于其他家用电器,电热水器的响应速度快,具有复杂的热力学特性,且用户对舒适度要求严格,因此研究电热水器负荷集群在参与需求响应的同时兼顾用户的经济性需求和舒适度要求具有重大现实意义。本文以电热水器作为研究对象,提出分段线性化逼近方法并且建立了多目标优化模型。具体工作如下:(1)介绍了研究背景,为了满足供需平衡和保证电力系统稳定性,将需求侧资源作为调用资源,对温控负荷进行优化调控从而实现电力公司与用户的双向互动,指出了研究电热水器热力学模型以及提出优化调度策略的必要性,简单介绍国内外研究现状,并明确本文的研究内容。(2)分析电热水器水箱加热系统的能量流关系得到非线性热力学函数,再根据电热水器自动混水原理得到出水口温度和水流速度关系;提出了分段线性化逼近方法,利用大M法引入辅助变量对非线性关系进行处理;根据热力学关系确定了关键影响因素,基于蒙特卡洛方法构建电热水器负荷集群的聚合模型。(3)提出一种兼顾用户经济性需求和舒适度要求的灵活调控方案。本文结合电价激励信号,在研究参与需求响应的同时要考虑的两种用电目标:用电费用最小化目标和舒适度最佳目标,约束条件除了考虑功率和温度的约束,增加考虑了电热水器的运行启停条件;最后为了求解多目标优化模型,采用遗传算法和混合整数线性规划方法求解,验证本文提出的分段线性化逼近方法的有效性。(4)应用仿真软件对采用不同算法的电热水器多目标优化模型进行了仿真验证。仿真结果表明,本文提出的分段线性化逼近方法建立的电热水器线性热力学模型,不仅能够准确反映水温曲线,同时采用混合整数线性规划方法能够更加高效求解多目标优化问题,对于解决电热水器负荷集群优化调度策略具有重要意义。
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