【专家】：新型电力系统的源网荷储互动运行

DepartmentofElectricalEngineering,TsinghuaUnive清华大学电机系清华大学能源互联网创新研究院清华四川能源互联网研究院钟海旺2022年4月21日目录12124功率系统总负荷系统总出力时间等安044口需求侧蕴藏着大量的灵活性资源，如空调负荷、可中断负荷、集中式/分布式储能等口迫切需要调动需求侧资源，走向源网荷储的协同互动优化口国家出台了源网荷储一体化的相关文件12124源网荷储互动建模分析口为了支撑新型电力系统调度运营，需要研究源网荷储互动的建模与分析方法纯解析化能源的纯解析化能源的传统发电机需析化模型用户用电行为传统发电机需析化模型77■低频采样的总功率消低频采样的总功率消耗数据M,长度序模型#2词嵌入基于seq2seq和Attention机制的非侵入式负荷分解模型分解运行区段分解运行区段分解运行区段真实运行区段真实运行区段分解运行区段冰箱洗碗机电视0微信文章：最新研究进展|机器0微信文章：最新研究进展|机器学习如何助力电力系统优化输出输入P,UpdateenergypriceλUpdaterule:NN-LMSmodelUpdaterule:individualoptimizatNeuralNetworkPN.,D4P1人工神经网络：预测用3户对电价的反应，从而计算合适的迭代步长PTT2可行域YOZZtangG,XaoT,etal.DrankeononkDbpathosderngDenandResporseseHeY,ZhongH,Tan2,etalOptmalhgh-evelcontrolofbuldargHVACstemundervarableprtcetrameworksYzhareG,Xao,etaloranktonontDbpathcoserngDemandResponseasedonRentorementearimelC/2021mternatonalcontecenPeomersystem低谷时段低谷时段高弹性电网负荷曲线时段高弹性电网负荷曲线时段高峰时段高峰时段口依托“清华大学-国家电网新一代电力系统联合研究院”,研究提出基于可行域投影的新型电力系统交易决策理论与方法，实现不同层级源网荷储资源的逐层聚合、协调优化。TanZ,ZhongH,XiaQ,etal.Non-teratveMuti-AreaCo源网荷储互动建模分析-基于可行域投影的聚合模型清华大学电机系·智慧能源课题组口虚拟电厂(VPP)调度可行域刻画虚拟电厂将分布式资源(DER)的经济和物理参数聚合成一个标准形式，提升DER的可观性和可控性，为输电网和配电网协调优化提供了接口。>为了促进DER参与电网运行同时保证配电网的安全运行，需要刻画VPP的物理运行特性。同步发电机的P-Q静特性曲线Q虚拟电厂传统发电厂虚拟电厂TanZ,ZhongH,WangX,etal.Anefficientmethodforestimatingthecapabiliycurveofavirtualpowerplant源网荷储互动建模分析-基于可行域投影的聚合模型运行可行域口节点功率平衡口潮流方程口容量约束,(P₀)²+(Q₀)²≤(S₀)²口电压约束口DER运行特性0P,Qg,,b,g,,b,v,θP,Q口通过两阶段计算方法得到VPP灵活性范围步骤1:计算初始近似运行可行域步骤2:将运行可行域的顶点映射到真实VPP灵活性范围的关键边界点。TanZ,zhongH,XiaQ,etalTanZ,zhongH,XiaQ,etalonPowersystem口将调度可行域拓展到多能源系统，提出了描述综合灵活性可行域的数学模型及求解方法IntegratodflexibillitHeat(MW)Heat(MW)网 TanZ,ZhongH,XiaQ,etal.Exploitingintegratedfexibiltfromalocal源网荷储互动建模分析-基于可行域投影的聚合模型口基于可行域投影提出了跨区电力交易模型与方法，将关于区域电网内部机组出力的复杂安全约束投影降维至边界节点，形成了确保联络线计划对各区域可行的联络线交换功率可行域，实现跨区交易与区域内部电网运行的高效安全协同。该成果获北京市发明创新大赛金奖。省4P₂₄省4省内系统运行约束可行域口功率平衡约束投影口线路传输容量约束口机组出力约束省2测试系统基于顶点搜索的可行域投影计算过程36363636循环6(精确)计算用时(s)(近似)目录口面对数量众多的机组和线路断面，机组组合问题面临“组合爆炸”的难题，而源网荷储的互动运行进一步增加了问题规模口组合优化算法在搜索有效性、约束条件有效性等方面存在挑战，难以满足新型电力系统调度运营决策的时效性要求搜索有效性约束条件有效性PowerSystems,2020,35(5):3800》利用松弛解有效信息，构建继承原问题约束条件的诱根节点机组状态根节点机组状态机组1关机机组1开机机组1关机OO机组2机组400源网荷储互动组合优化口针对搜索范围有效性，提出松弛邻域搜索算法01关机能够降低倾向于在该倾向性倾向于在该开机能够降低系统总成本时段关机不明确时段开机系统总成本>定义松弛距离权重系数：描述松弛解趋于其倾向的程度松弛最优解源网荷储互动组合优化>构造松弛邻域约束RD(x,x)≤r搜索松弛最优解的邻域>限制了整数变量偏离其松弛解倾向的总程度>提升了搜索范围的有效性>邻域和四舍五入思想的统一3机组2时段示意性算例只考虑开停机状态变量，共6个0-1变量搜索空间中解的数量64:16源网荷储互动组合优化口针对搜索方向有效性，提出对称诱导函数算法替代模型替代模型对称诱导函数对称诱导函数线性规划问题冗余约束不敏感约束约束是否约束是否否否起作用约束不起作用约束起作用约束不起作用约束力由转移分布因子最小的机组转移到最大的机组MaZ,ZhongH,XiaQ,etal.AneffcientmethodforidentifyingEnergySystems,2020.人a泉有品质的新闻微信文章：最新研究进展|《自然》煤高质量发展关梦数期二作店11务向充换电站务向充换电站光告电间智小智小用用服丹目录口在机制激励和信息技术支撑下，资源感知外部信息、调整自身行为，实现“荷随源动”的高互动传统模式：源和负荷波动机组调节光00“荷随源动”1负荷曲线直流直流传统电价机制网损成本微信文章：最新研究进展|引导源网荷储高效微信文章：最新研究进展|引导源网荷储高效互动的全成本节点电价网损成本口依托国家自然科学基金重点项目《基于全成本节点电价的智能电网规划与运行理论研究》线路潮流依照N-1安全场景线路有效输电成本有效输电成本1口固定成本的时序分摊生成持续潮流曲线面积表示电量单位电能固定费用单位电能固定费用存在较大的差异性贾曦，夏清，陈启鑫，丁茂生，宁波.基于发电有效容量成本的电价机制[J].电力系统自动化，2013,37(08):6-13.口电源、电网成本的空间分摊：潮流追踪法线路1输电成本线路1输电成本高输电成本低火电2火电1发电成本火电2火电1发电成本低价格时间口基于全成本电价的源网荷储互动线路1线路2火电2火