城市居民智能樓宇規(guī)?；嘣稚㈧`活性資源聚合優(yōu)化運行方法-鄧友均

匯報人：鄧友均湖北宜昌2024.05.112研究背景3已開展的研究工作4總結(jié)與展望2個人基本情況口西南石油大學(xué)(雙一流建設(shè)高校)講師院長助理口研究方向：電動汽車充放電調(diào)控電力需求響應(yīng)及優(yōu)化技術(shù)√學(xué)術(shù)成果√學(xué)術(shù)成果檢索期刊論文23篇，中科院SCI一區(qū)TOP期刊論文7篇，ESI全球前1%高被引32研究背景3已開展的研究工作4研究總結(jié)與展望4研究背景2020年9月22日，為應(yīng)對化石能源危機和環(huán)境污染問題，我國在第七十五屆聯(lián)合爭于2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。荷新型電力系統(tǒng)源963車樁50世界主要國家的EV銷售量我國充電樁建設(shè)00我國分布式可再生能源發(fā)展電動汽車++城市居民建筑電動汽車++城市居民建筑口電動汽車接入建筑配電系統(tǒng)口分布式光伏與居民建筑集成未來居民建筑樓宇將接入大量分布式光伏與電動汽車負荷研究背景10kV/400V居民智能樓宇能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)——電能流居民智能樓宇及其電氣接線示意圖樓宇靈活性資源特征將存在含電動汽車在內(nèi)的規(guī)?；嘣稚㈧`活性資源，且規(guī)模將隨著居民智能樓宇規(guī)模增大而成倍增長集中優(yōu)化運行面臨的困難口用戶強隨機用能行為難預(yù)測口用戶敏感信息隱私保護難口用戶個性化居住需求難保證口規(guī)?；嘣稚㈧`活性資源集中優(yōu)化調(diào)度計算難2研究背景3已開展的研究工作4總結(jié)與展望73.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口方法架構(gòu)設(shè)備需求模式(設(shè)備屬性)性負荷屬性矩陣日前超多目標測數(shù)據(jù)社區(qū)剛性負荷曲線運行方案調(diào)度…模型NSGA-III求解器設(shè)備用電負荷曲線TSA用電負+PAA用電負+實際的剛荷曲線荷曲線性負荷負荷曲線家庭用能計費模型時序求和實際的社區(qū)總用實際光伏出力日內(nèi)滾動修正運行模型滾動83.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口TSA群聚合建模→虛擬TSA(VTSA)運行額定待機期望最早最遲DksprptsabDksprptsabkDsapsarptsb用戶1Dsapsarptsb用戶1用戶Np.sabp.sabDsaprpksbDsaprpksb按第4、5和6列進行聚類第h-s個VTSA的屬性戶提交的矩陣形成虛擬時間可平移設(shè)備(VTSA)以第s個TSA屬 以第s個TSA屬3.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)開始結(jié)束功率期望功率時間時間下限功耗上限重重重重重重重心心垂事事重重重重重重重心心垂事事kppa,ppa2ppaab2ndPAApa,.ppaa2ppabnthPAA第v個VPAA的屬性戶提形成虛擬功率可調(diào)節(jié)設(shè)備(VPAA)3.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口日前模型 超多目標優(yōu)化模型口目標函數(shù)1:最小化購電成本口目標函數(shù)2:最小化BESS充放電循環(huán)次數(shù)口目標函數(shù)3:最小化負荷曲線峰均比(PAR)口目標函數(shù)4:最小化設(shè)備使用綜合不滿意度約束條件約束條件Ppaa.l≤PYpa≤PYpaa2,t∈[tIPYpaa-Pvpa≤Pvpaa,t∈[口饋線傳輸功率約束3.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)針對VTSA→TSA和VPAA針對VTSA→TSA和VPAA→PAA分別提出了兩種映射算法，旨在根據(jù)虛擬可控設(shè)備運行方案確定實際可控設(shè)備運行12:Setzp(:,A1)=(Ppaa2(:14:Set(:,A2)=(Ppaav(:,A217:SetPpaa=ppaaav+z.*|Pvpaa-Pypaa,av|;///powerallocation3.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口日內(nèi)模型由于實際可再生能源出力和剛性負荷等變化，實際饋線交互功率將與日前提交計劃存在偏差，對此可借助BESS充放電更新進行平抑。實際可再生能源出力實際不可控實際可再生能源出力行計劃調(diào)整日內(nèi)實際交互功率曲線日內(nèi)實際交互功率曲線基于基于MPC的滾動修正運行模型日前計劃日內(nèi)實際連續(xù)滾動更新BESS充放電功率，減小功率偏差3.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口算例分析●以PAA為例進行說明，采用所提聚合建模方法將大量8000臺PAA的聚類結(jié)果0時間3.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口算例分析運行方案映射算法VPAA運行方案映射算法時間√一些TSA的運行時間被平移至電網(wǎng)低電價時段，如DW、OV和CD;√一些PAA的功率消耗在電網(wǎng)峰電價時段進行了一定程度削減，如EF-1、L-1和L-23.1基于需求模式聚類的優(yōu)化運行方法(完全集中式)口算例分析場景1:日前能量調(diào)度階段決策的饋線計劃交互功率場景2:基于MPC滾動修正策略的饋線實際交互功率場景3:饋線實際交互功率，其未采用基于MPC的滾動修正運行策略444——場景1--場景2場景3——日前調(diào)度的BESS充放電運行方案·日內(nèi)實際的BESS充放電運行方案222功率(MW功率(MW)功率(MW)w000的饋線交互功率調(diào)度結(jié)果3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)口方法架構(gòu)●獲得計劃停電信息(停電起止時間)后，可優(yōu)化靈活性資源運行，減少停電影響優(yōu)化運行過程靈活性資源聚合過程優(yōu)化運行過程11樓宇能量調(diào)度層(土層)士最小化失負荷量士最小化失負荷量更新輸入模型基礎(chǔ)優(yōu)化結(jié)果模型基礎(chǔ)優(yōu)化結(jié)果輸出跟隨負荷調(diào)整指令家庭可控設(shè)備調(diào)度層(下層)3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)家庭單元柔性負荷模型聚聚合可調(diào)節(jié)能力家庭單元家庭單元群控備控備上可設(shè)警警[Phem,o,phem,min,phem,max,ph3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)E0Ppermx0potPptEpo,mx+0tp單體EV能量與充/放電功率邊界示意圖以第2類EV為例：能量邊界模型充/放電功率邊界模型3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)功率邊界能量3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)口目標函數(shù)：[t,t?]:計劃停電時間調(diào)度的負荷下層結(jié)果3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)口第三階段：根據(jù)VEV的優(yōu)化結(jié)果確立單體EVL充電松弛(L-SOC二維平面ID)attimeslot7PP,wherei2:IfP≥09:IfP>PIfPY<P28:EndIfOutput:PandP.i-Q}uQ2uCalculatethemaximumchargingpowerP=P~IfP≤PEndIf充電情形IfP≤PEndFor放電情形3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)口算例分析……——調(diào)整后的樓宇級負荷曲線(應(yīng)對停電的用電計劃)VEV在停電期間的放電功率停電期間的光伏出力oo0——L-1—0優(yōu)化的總負荷曲線與停電期間的電源輸出家庭可控設(shè)備運行方案(部分家庭單元)優(yōu)化的總負荷曲線與停電期間的電源輸出3.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)口算例分析滿足出行05Power_dev=Lpi-P|P=p+p單臺EV充放電控制算法性能對比03.2應(yīng)對計劃停電的多階段優(yōu)化運行方法(分層分散式)口算例分析●Benchmark1:集中優(yōu)化全部家庭單元的負荷曲線[1]●Benchmark2:集中優(yōu)化全部EV的充放電行為[2]0優(yōu)化決策獲得家庭單元柔性負荷調(diào)整指示的計算時間1ZhangF,Luo,F,Dong.Z,etal,"Hienchicalenergymamngementschemeforeidentialcommu[2IShin,HY,Ross,B,"Plug-inelectricvehicletohome(V2H)operationunderagridoutage,"正EETrans.Smat2研究背景3已開展的研究工作4總結(jié)與展望總結(jié)與展望研究總結(jié)口所提兩種方法均具有顯著的計算性能優(yōu)勢，模型可擴展性好，可適應(yīng)大規(guī)?？诒M管完全集中式方法可充分考慮各類靈活性資源約束，實現(xiàn)全局最優(yōu)，但需參考論文(部分)[1]YoujunDeng,etal.Many-objec3]YoujunDeng,etal.Anefficiente