考虑空调负荷聚合调节的电网规划问题研究开题报告

 2022-09-20 10:06:24

1. 研究目的与意义

电力短缺主要发生在夏季或冬季的负荷高峰时段,空调负荷占比高,并出现显著的负荷尖峰现象,而低谷电力富余,导致部分发电容量处于闲置状态。以上海市为例,夏季高峰时段,空调负荷的占比高达30%~40%,并呈现逐年上升的趋势。空调负荷具备热存储能力,通过合理的直接负荷控制手段,不仅能够快速响应电网侧的调度,降低高峰时段的电力需求,有效地缓解电力供需矛盾,而且相较于发电装机容量的投资,需求响应的成本较低,合理的负荷控制对于用户用电舒适度的影响很小。集中控制后的空调负荷数量可观,调度方式灵活,参与系统调峰的潜力巨大,对于电力公司来说是重要的需求响应资源,可以通过需求响应将其纳入到常态化的电力系统调度运行中。国内外已经有相关的研究甚至实际应用,特别是对于空调负荷,在夏季负荷高峰期负荷占比高,且具有一定的储能特性。

2. 课题关键问题和重难点

1、理解掌握电网规划的一般方法和流程,学习电网优化规划的相关求解算法;

2、深入调研和分析国内外需求响应研究的发展现状,了解现有空调负荷参与需求响应的应用与实践情况,分析现有存在问题和解决思路;

3、研究变频空调能效比随空调工作频率的变化情况,分析空调房间内的热力学模型,在房间传热过程的基础上计算空调输出功率、制冷量与室内温度三者间的状态方程,建立特定房间内的变频空调负荷数学模型;

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3. 国内外研究现状(文献综述)

近年来我国的负荷结构正发生深刻变化,据统计空调负荷占夏季电网尖峰负荷的30%-40%,北京、上海等城市甚至达到50%左右。巨大的空调负荷造成高峰负荷的不断攀升,对电网运行存在巨大的负面影响。同时空调所属建筑环境具备一定热存储能力,在不影响居民生活舒适度的前提下,通过合理的需求响应措施在高峰时段内对空调负荷进行调控(如改变设定温度、启停状态等),可以降低高峰时段的电力需求,提高系统的运行效率。目前,定频空调和中央空调的负荷调控技术在美国、澳大利亚、日本等发达国家已有相关研究和实施,并取得了较好的效果。

1、电网规划的一般方法和流程

1.1启发式优化方法

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4. 研究方案

结合变频空调的负荷特性,应用回归分析的方法计算空调输出功率、制冷量与室内温度三者间的状态方程,建立特定房间内的变频空调负荷数学模型。针对变频空调连续运转的负荷特性,提出两种适合的负荷控制手段,同时通过参数仿真,比较两种控制手段间的差异及优缺点。以满足人体舒适度为前提,对各组负荷建立方程求解在忽略空调动态过程的条件下变频空调群组参与需求响应的节电潜力,通过最优化算法建立变频空调负荷调控模型,实现变频空调的负荷削减。提出空调群组双层分组优化轮控的负荷控制策略,进行算例仿真。

5. 工作计划

第1周-第2周,根据老师提供的和自己寻找的相关文献(不少于10篇),总结空调负荷聚合调节的电网规划问题方面的研究,完成开题报告;完成一篇不少于3000字的相关外文翻译。

第3周-第5周,经老师审核确认后上传开题报告和翻译;阅读搜集到的相关文献,理解空调负荷聚合调节的概念,了解电网规划的一般方法和流程,掌握本毕业设计的基本原理;完成毕业设计中期检查表。

第6周~第8周,提交毕业设计中期检查表;选取恰当的编程语言,熟悉编程环境,同时进行程序的基本构思。

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