动态可控负荷参与电力系统调频辅助服务理论与方法研究

The demand of ancillary services increases because of the frequency fluctuation incurred by intermittent renewable energy integration. Dynamic controllable loads from the demand side can act as a new frequency regulation resource just like frequency modulation units. Therefore, the feasibility of the mechanism making loads participate in frequency regulation is analyzed based on the current building process of China’s power market. The diversified dynamic controllable load model is abstracted to provide theoretic support for establishment of ancillary services market. On basis of the controlling methods to dynamic controllable loads, the optimal response allocation model is proposed， realizing the positive response of the dynamic controllable load to the FM signal. An ancillary services market framework considering dynamic controllable loads is then proposed to guide new frequency regulation resource’s participation. The market rules such as the access mechanism for dynamic controllable loads, pricing method, clearing mechanism, settlement mechanism, deviation penalty and the optimal bidding strategy are designed in detail to provide theoretical basis and quantitative analysis tools for the power industry deregulation in China.

大规模间歇性新能源并网使电力系统频率波动增大，调频辅助服务需求量随之增加，除了增加新的调频机组外，需求侧的动态可控负荷也可以作为一种新的调频资源，以低成本承担调频任务。本课题将结合当前我国的电力市场建设进程，分析需求响应参与电力系统调频的可行性，建立多形态动态可控负荷模型，为动态可控负荷资源参与电力系统调频辅助服务市场提供理论支撑；在研究各类动态可控负荷调频控制方法的基础上，提出负荷聚合商下辖的多形态动态可控负荷最优响应目标分配方法，以实现动态可控负荷对调频控制信号的主动响应；构建考虑动态可控负荷的调频辅助服务市场机制框架，引导新的调频资源进入市场；对动态可控负荷参与调频辅助服务市场交易的准入机制、定价方法、出清机制、结算机制、偏差惩罚等市场规则进行设计，提出动态可控负荷参与调频辅助服务市场的投标优化策略，为我国电力市场机制设计提供理论基础与分析方法。

随着新型电力系统建设工作的开展，间歇性可再生能源在配电网中的渗透率持续增长，导致电力系统频率波动增大，新型电力系统对频率调节能力的需求也随之增加。相比于新增传统调频机组，采用需求侧动态可控负荷参与系统调频是一种清洁、经济、有效的解决方案。本项目的主要研究内容包括动态可控负荷参与电力系统频率调节的机理、控制策略、市场机制及竞标策略，对促进能源供应体系低碳经济发展及我国电力市场建设具有重要的学术价值与实践意义。首先对国内外需求响应参与电力系统频率调节的情况进行了调查研究和文献分析，提出了电力市场环境下具有适应能力的用电行为自适应辨识方法，在此基础上，设计了需求响应参与电力系统调频的总体架构，为需求响应参与系统频率调节的实际控制与应用提供了方法支撑；然后，在研究各类动态可控负荷调频控制策略的基础上提出负荷聚合商下辖的多形态动态可控负荷最优响应目标分配优化方法，论证了动态可控负荷参与系统调频的可行性；随后，在考虑动态可控负荷的调频辅助服务市场机制研究方面，建立了在一定置信区间下的AGC调频容量需求模型，提出了主能量市场和调频辅助市场联合出清机制；最后，针对负荷聚合商参与调频市场竞标问题，提出了时变的需求响应成本测算方法，建立了考虑用户福利的聚合商投资组合策略与考虑机会成本和市场不确定性因素耦合关系的聚合商动态竞标模型。.目前已发表学术论文13篇，其中5篇为SCI检索，10篇为EI检索；申请发明专利2项；培养毕业博士研究生3名，硕士研究生7名。