智能配电网下主动负荷与可再生能源发电的稳健交互机制及鲁棒集成方法研究

The great significance for developing the smart grid is to promote the use of renewable energy and low-carbon energy. The rational integration in a smart distribution grid of active load response resources and distributed renewable energy generation can improve the utilization ratio of clean energy and reduce the adverse effect on grid connection due to intermittent power generation, while bringing economic benefits to the market. However, there is high degree of uncertainty in both renewable energy generation and load response. Therefore the rationality of the integration not only determines the system’s economic and environmental benefits, but also has an impact on its safe operation.This research takes the robust interaction between source and load in a smart distribution network as an entry point and studies the aggregation adjustability of load and energy as well as its space-time pattern, then building an equivalent model of load cluster response. On this basis, typical integration modes of source and load resources under smart distribution networks are studied and an evaluation index system of comprehensive benefits will be built. Based on the above-mentioned modes, a robust optimization method was introduced, as two issues should be focused: integrated planning methods of stations for electric vehicles and renewable energy generation in smart distribution grids; capacity consolidation methods for scattered load participated stabilization of renewable energy fluctuation. This research will be conducive in promoting the innovation of distribution system planning theory and will provide a new theoretical basis and technical support for the local consumption of large-scale renewable energy.

促进可再生能源利用，推动用能低碳化是发展智能电网的重要目标。在智能配电网环境下，将主动负荷响应资源与分布式可再生能源发电有机集成，不仅可提高清洁能源利用率，降低间歇性发电并网的不利影响，还可为市场各方带来显著效益。然而，由于可再生能源与负荷响应在运行上具有高度不确定性，二者集成的合理性不仅决定着系统的经济与环境效益，还会对其安全运行产生重要影响。本课题以智能配电网下源荷稳健交互为切入点，首先研究负荷功率及能量的聚合可调控性及其时空演化规律。在此基础上，研究智能配电网下源、荷资源的典型集成模式及综合效益评价指标体系。基于上述模式，引入鲁棒优化理论，重点研究智能配电网下电动汽车充换电站与可再生能源发电的协同规划方法以及分散负荷参与平抑可再生能源波动的资源整合方法。本项目的研究将有利于推动配电系统规划理论的创新，为大规模可再生能源就地消纳提供新的理论依据和技术支持。

为了促进可再生能源利用，推动智能电网的清洁低碳、安全高效发展，大力发展可再生能源和需求响应是行之有效的举措。主动负荷响应资源与分布式可再生能源发电有机集成，不仅可提高清洁能源利用率，降低间歇性发电并网的不利影响，还可为市场各方带来显著效益。但是可再生能源出力和需求响应的接入所带来的不确定性将会给系统的规划运行产生一定冲击，如何合理的集成二者，提高系统的经济、环境和安全效益是本项目的研究目标。.基于此，本项目主要取得以下四方面研究成果：1）根据调研和数据分析，首先利用经济学和博弈论的方法，考虑历史经验对用户行为模式的影响，提出基于用户行为驱动的需求侧响应建模思想，然后结合不同类型负荷的运行特性，深入研究了负荷集群可调控能力的驱动机制及其时空演化特性，并分析了大规模可调控负荷的等效置信容量及其对供电充裕性的影响；2）根据课题一研究成果，以二者稳健交互为出发点，充分考虑相关市场主体的多元化利益需求，首先提出了主动负荷参与的需求响应效益综合评价模型，然后以电动汽车作为研究对象，提出基于价值链分析的智能配电网源-网-荷资源最优集成模式；3）针对电动汽车负荷及DREG出力两方面的不确定性，首先从配电网规划的角度出发，提出一种考虑电动汽车负荷和可再生能源不确定性的两阶段配电网规划方法；然后从电动汽车换电站的角度出发，提出一种基于合作博弈的电动汽车换电站优化配置方法；最后考虑电动汽车对配电网的无功支撑，提出一种计及电动汽车无功支撑能力的联合规划方法；4）考虑源-荷稳健交互，首先提出了一种多形态激励型需求侧响应协同平衡可再生能源波动的鲁棒优化配置方法，然后进一步考虑需求响应主动参与市场的能力，提出一种支撑可再生能源高效消纳的主动配电网多层优化方法。.基于本项目的研究，发表论文20余篇，其中SCI期刊7篇，EI期刊12篇，申请/授权发明专利8项，相关研究成果为大规模可再生能源就地消纳提供了理论依据和技术支持。