计及多元灵活资源响应的智能楼宇优化调度策略

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计及多元灵活资源响应的智能楼宇优化调度策略
严敬义
北京交通大学
智能楼宇作为全球能源消耗和CO2排放的主要部分,具有巨大的节能减排潜力。随着技术的发展,部分传统的负荷资源也能作为一种主动参与电网调度的有效可控资源。因此,充分挖掘灵活资源的调度潜力,能够有效提升楼宇的运行经济性和可靠性。本文面向智能楼宇系统提出了一种计及多元灵活资源响应的多时间尺度优化调度策略。主要工作如下:首先,在智能楼宇的典型组成结构方面。对智能楼宇的各个组成单元进行建模,并基于运行特性和用户需求对楼宇中关键灵活性资源的需求响应能力进行评估。对于温控负荷(Thermostatically Controlled Loads,TCLs)而言,首先根据当前状态到下一状态的相对时间评估负荷的受控优先级;其次根据TCLs的运行状态,考虑TCLs状态转换限制和状态多样性,评估TCLs的可控性;最后根据受控优先级和可控情况评估TCLs的可响应容量。对于电动汽车而言,基于电动汽车的时空随机特性模拟电动汽车的出行规律,并设置强制充电模式满足用户的充电最低需求,最后结合出行规律和用户的充电需求评估V2B系统(Vehicle-To-Building)的可响应容量。其次,在楼宇日前优化调度方面。针对日前预测新能源发电量和分时电价的波动情况,基于TCLs的热储能特性和电动汽车电池的充放电特性,将TCLs和电动汽车虚拟储能化并集成至智能楼宇日前调度模型中,以运行成本最小为目标,用户需求为约束,制定楼宇各单元日运行计划。并设置算例将融合多元虚拟储能的日前优化调度策略和现有日前策略进行了对比,结果表明所提策略提高了智能楼宇的经济性,促进了可再生能源消纳。最后,在楼宇日内优化调度方面。针对智能楼宇可再生能源发电和负荷预测误差导致的日前计划和实际运行情况偏差较大问题,基于灵活性资源在不同时间尺度框架下的耦合特性和模型预测控制方法,提出了智能楼宇日内优化调度模型,以日内楼宇交换功率波动最小为目标,在有限时段内基于楼宇的实际运行状态及在线预测模型进行滚动优化,求取楼宇中所有可控的温控负荷、电动汽车和储能系统以及智能楼宇用电负荷的日内修正计划序列。通过不同场景对比表明所提策略有效平滑了交换功率波动,保证了楼宇经济安全可靠运行。