面向城市能源系统的广义动态需求响应理论与方法研究

This proposal responds to the research theme “Fundamental theory of dynamic demand response for large-scale demand side resources”. Focusing on the demand side resource in the urban energy system, this project will put forward the concept of "generalized dynamic demand response (GDDR)". The corresponding fundamental theories and key technologies of GDDR will be studied and the demonstrating applications of the proposed technique will be carried out. Firstly, the basic modeling methods for GDDR in urban energy systems will be studied. On this basis, the large-scale decentralized dynamic demand response aggregation theory and hierarchical control mechanism will be established. The evaluation methods for the demand response margin will be proposed. Secondly, the market mechanism towards GDDR will be designed. Data-driven demand response resource forecasting and trading behavior analysis technology will be proposed. The benefits evaluation method of urban level demand response will be designed. Thirdly, theories and methods will extend to dynamic integrated demand response for integrated multiple energy systems. The integrated demand response elasticity theory will be put forward and its control and coordination method at multiple time-scales will be investigated. Finally, from the perspective of both operation and planning, two practical applications of GDDR will be conducted: flexible air-conditioning load based dynamic demand response system and urban multiple energy systems planning considering GDDR. The researchers from university, research institute and industry will collaborate on this project. The achievements of this project will provide an alternative approach for identifying the potentials of demand response and promoting the efficient utilization of energy.

本项目响应指南中的“大规模需求侧资源动态需求响应基础理论”研究方向。项目主要面向城市能源系统的需求侧资源，提出“广义动态需求响应”理念，进行基础理论与关键技术研究，推动示范应用。首先研究面向城市能源系统的广义动态需求响应基础建模方法，分析大规模分散动态需求响应聚合理论与分层控制机理，提出需求响应潜力评估模型；其次，设计面向广义动态需求响应的市场机制，提出数据驱动的需求响应资源预测与交易行为分析技术，研究城市级动态需求响应效益评估方法；再次，建立城市多能源系统的动态综合需求响应模型，研究综合需求响应弹性理论，提出多时间尺度动态综合需求响应控制与协同方法。最后，从运行和规划两个层面，分别开展基于柔性空调负荷的广义动态需求响应实际应用研究和考虑广义动态需求响应的城市能源系统规划应用研究。本项目将组织高校、研究院和企业进行联合攻关，为有效挖掘需求响应潜力、提升能源使用效率提供有效解决方案。

项目围绕面向城市能源系统的广义动态需求响应，从特性建模、潜力评估、机制设计、优化调度四个方面进行基础理论与关键技术研究，并开展示范应用。项目取得的主要研究成果如下：1、提出了广义动态需求响应建模理论，提出了基于能量枢纽标准化建模的综合需求响应建模方法，提出了综合需求响应的价格弹性以及需求响应潜力评估方法；2、建立了基于数据驱动的用电需求响应资源预测与交易行为分析方法，提出了有效调动用户需求响应意愿的个性化分时电价制定模型；3、提出了综合需求响应控制与协同方法，提出了在保证用户舒适度的情况下提高城市电网N-1安全性的调度方法，应用于江苏电力需求侧托管平台的空调负荷控制优化中；4、开展了城市能源系统广义动态需求响应应用研究，实现了综合能源系统一体化规划优化，应用于苏州工业园区、同里新能源小镇、苏州常熟经开区、吴江区以及吴中区的能源系统规划中。项目成果对于挖掘需求响应潜力，提升能源使用效率具有重要意义。.项目共培养出站博士后3人，毕业博士生8人、硕士生4人；培养团队成员获得优青1人、青年长江学者1人、万人计划青年拔尖人才1人、IET Fellow1人、托举计划1人、中国电力优秀青年科技人才奖1人；发表论文41篇（其中SCI论文25篇，EI论文10篇，含ESI高被引论文1篇），申请发明专利13项（已授权4项），获软件著作权5项，出版英文专著1本；获得省部级科技奖励3项；项目主办国际会议及研讨会8次，邀请国外知名学者来访6人次，项目成员受邀做国际会议报告13人次；相关研究成果被科技评论网站Science Trends等多家权威科技新闻平台报道。