源网荷协调控制研究
摘 要智能电网正在飞速发展，开放互动是其重要的趋势，但现有的研究主要在“源网”“源荷”这些局部方面，缺乏对源网荷三者的整体性研究。本文研究了“源-网-荷”互动的概念及其内涵，电源、电网、负荷之间通过协调控制，来达到提高用电效率、节约成本等多种目的。本文通过研究需求侧管理中的柔性负荷管理，分布式发电等方法，建立了相关可中断负荷模型和最优潮流模型，来算出最优节点功率和成本等，通过算例的仿真结果表明该方法对提高效率、降低用户费用、节约成本具有重要意义。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2国内外的研究现状 1
1.3研究的主要内容及解决的问题 2
第二章 源网荷协调运行基本理论 3
2.1 源—网—荷的基本内涵 3
2.2 需求侧管理概述 4
2.2.1 电力需求侧管理的概念 4
2.2.2 需求侧管理的内容和方法 5
2.2.3 需求侧管理的意义 6
2.3 柔性负荷 6
2.3.1可中断负荷 6
2.3.2 需求方发电 7
2.4分布式发电 7
2.4.1分布式发电的概述 7
2.4.2分布式发电的发展情景 7
2.4.3分布式发电对电力系统的影响 8
2.5本章小结 9
第三章 可中断负荷模型及计算结果分析 10
3.1 可中断负荷模型 10
3.2 具体算例 12
3.3本章小结 14
第四章 最优潮流模型 15
4.1潮流优化的基本概念 15
4.2 最优潮流模型 15
4.3考虑可中断负荷的最优潮流模型 16
4.3 算例 17
4.4本章小结 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究的背景及意义
能源安全事关国家安全。社会经济在不断发展，对能源的需求越来越大，如今的可再生能源正在大力发展，是未来主要能
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
源之一，也是智能电网发展的重要标志之一。如今，智能电网不断的发展，与人们生活中密切不可分，但现有的发展与研究主要集中在“源网”协调和用电等局部方面，很少进行对未来“电源电网负荷”整体环境下电力系统协调运行的研究。
能源的过量开采使用，正日趋走向匮乏，同时用电效率低下、安全系数等一系列问题也大大抑制了电力系统的发展。电力系统要想大力发展，解决当下所面临的难题，就必须要从“源网荷”整体上来进行协调与控制，只有这样才可以满足当下的需要。
在当前社会的技术和政策的驱动下，分布式电源成为了能源的新兴形式得到了快速迅猛的发展，而柔性负荷具有高灵活性，再通过电网的配合，源网荷三者之间可以进行协调互动，来提高电网功率动态平衡能力。其中电源的柔性可控性、信息的交互完善等各方面不断发展，为电源、电网、负荷相互之间的全面互动提供了可能。因此，“源—网—荷”互动（电源、电网、荷相互之间良性互动）是应对未来电网能源结构变革的重要方法之一，也是未来电网快速发展的必然趋势。
1.2国内外的研究现状
“源—网—荷”涉及多个领域的交互操作控制能力，可以对电力系统造成深远的影响。目前，国内主要研究了电源、电网和负荷间的联系形式、响应的范围和接互模式等，对电网调度和安全运行与稳定性的还不够完善。但国内现有的互动研究主要集中在源网协调和互动用电等局部的方面，没有从整体环境上对未来电源、电网、负荷的运行控制的思考和研究。国内出现了大量的以可再生能源为核心的电力系统，但这些系统的稳定性和安全性需要提高;功率流的时空分布特征更趋复杂等等。中国的现状往往注重电源和负载之间的交流，来提高电力系统的功率平衡,使资源能够更加合理的配置[2,7]。
随着社会的不断发展，电源、电网与负荷之间的组成形式和影响远比现在的形式越来越复杂，我国迫切需求研究电源、电网、负荷之间的关系，使三者协调互动，实现信息能源的交互，可以缓解甚至解决负荷功率的空间分布不均问题，提高电力系统的动态平衡能力。但要实现“源网荷”互动协调状态，还有很多方面需要我们去提高，例如如何去提高系统的动态平衡能力，解决潮流的空间分布不均等等。
怎样合理且有效的利用电源、电网和负荷间的互动来提高电力系统的功率动态平衡能力，提高能源利用效率，使配置更加合理，是当前电力系统迫切需要考虑、研究的。发电方的新型管理方法以及用户侧的开放使得电源、电网、负荷三者之间有了互动交流，增强电力系统可控性和可靠性，目前国内的电动汽车、智能交通系统等，都是智能电网互动技术的初步阶段的体现，非常具有研究意义。
1.3本文的主要内容及解决的问题
电源、电网和负荷的协调运行已成为目前电力系统发展迫切需要解决的问题，本文针对“源网荷”协调运行做了如下工作：
(1)了解并掌握电力系统基本理论以及“源网荷”互动的内涵；
(2)分析研究当前智能电网互动技术的研究及应用现状；
(3)研究了智能电网环境下的“源网荷”协调控制策略；
(4)建立电网中柔性负荷的互动协调模型，并进行算例分析。
(5)建立含可中断负荷的最优潮流优化模型，利用MATLAB仿真表明可行性。
第二章 源网荷协调运行基本理论
2.1 源—网—荷的基本内涵
“源—网—荷”的互动协调，是指电源、电网和负荷这三者之间通过多种互相交流，让电力系统的功率得到优化，使的资源得到合理配置，源网荷的互动协调，本质就使要让资源得到最优化配置[1]。传统电网一般都是通过电源来改变电网、负荷情况，相互之间并没有什么互动交流。但在未来电网之中，电源、电网与负荷都具有了柔性，通过彼此之间的交互交流，使源网荷可以互动协调，可以让电力系统得到更好的发展[8]。
图21 电网结构图
源，分布式能源，是指在在用户端的充分利用分布式形式的可再生能源，来提高能源利用效率，实现节能减排等。一次能源主要利用可再生能源（太阳能、风能、地热能等）发电为主，不可再生能源（如轻油、天然气）为辅，是一种高效率使用的资源，目前主要的研究方向为利用可再生能源的分布式电源技术；二次能源以分布在用户侧的热能、电力、液化石油气等，其他能源供应的系统为辅，用来满足用户各种需求的能源使用。它是一种建在用户端的能源供应方式，即能够独立运行，也可以并网运行，容错性很高，可以满足用户多种能源需求，对资源配置状况进行整合和优化，是非常高效的新型能源供应方式[4]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2国内外的研究现状 1
1.3研究的主要内容及解决的问题 2
第二章 源网荷协调运行基本理论 3
2.1 源—网—荷的基本内涵 3
2.2 需求侧管理概述 4
2.2.1 电力需求侧管理的概念 4
2.2.2 需求侧管理的内容和方法 5
2.2.3 需求侧管理的意义 6
2.3 柔性负荷 6
2.3.1可中断负荷 6
2.3.2 需求方发电 7
2.4分布式发电 7
2.4.1分布式发电的概述 7
2.4.2分布式发电的发展情景 7
2.4.3分布式发电对电力系统的影响 8
2.5本章小结 9
第三章 可中断负荷模型及计算结果分析 10
3.1 可中断负荷模型 10
3.2 具体算例 12
3.3本章小结 14
第四章 最优潮流模型 15
4.1潮流优化的基本概念 15
4.2 最优潮流模型 15
4.3考虑可中断负荷的最优潮流模型 16
4.3 算例 17
4.4本章小结 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究的背景及意义
能源安全事关国家安全。社会经济在不断发展，对能源的需求越来越大，如今的可再生能源正在大力发展，是未来主要能
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
源之一，也是智能电网发展的重要标志之一。如今，智能电网不断的发展，与人们生活中密切不可分，但现有的发展与研究主要集中在“源网”协调和用电等局部方面，很少进行对未来“电源电网负荷”整体环境下电力系统协调运行的研究。
能源的过量开采使用，正日趋走向匮乏，同时用电效率低下、安全系数等一系列问题也大大抑制了电力系统的发展。电力系统要想大力发展，解决当下所面临的难题，就必须要从“源网荷”整体上来进行协调与控制，只有这样才可以满足当下的需要。
在当前社会的技术和政策的驱动下，分布式电源成为了能源的新兴形式得到了快速迅猛的发展，而柔性负荷具有高灵活性，再通过电网的配合，源网荷三者之间可以进行协调互动，来提高电网功率动态平衡能力。其中电源的柔性可控性、信息的交互完善等各方面不断发展，为电源、电网、负荷相互之间的全面互动提供了可能。因此，“源—网—荷”互动（电源、电网、荷相互之间良性互动）是应对未来电网能源结构变革的重要方法之一，也是未来电网快速发展的必然趋势。
1.2国内外的研究现状
“源—网—荷”涉及多个领域的交互操作控制能力，可以对电力系统造成深远的影响。目前，国内主要研究了电源、电网和负荷间的联系形式、响应的范围和接互模式等，对电网调度和安全运行与稳定性的还不够完善。但国内现有的互动研究主要集中在源网协调和互动用电等局部的方面，没有从整体环境上对未来电源、电网、负荷的运行控制的思考和研究。国内出现了大量的以可再生能源为核心的电力系统，但这些系统的稳定性和安全性需要提高;功率流的时空分布特征更趋复杂等等。中国的现状往往注重电源和负载之间的交流，来提高电力系统的功率平衡,使资源能够更加合理的配置[2,7]。
随着社会的不断发展，电源、电网与负荷之间的组成形式和影响远比现在的形式越来越复杂，我国迫切需求研究电源、电网、负荷之间的关系，使三者协调互动，实现信息能源的交互，可以缓解甚至解决负荷功率的空间分布不均问题，提高电力系统的动态平衡能力。但要实现“源网荷”互动协调状态，还有很多方面需要我们去提高，例如如何去提高系统的动态平衡能力，解决潮流的空间分布不均等等。
怎样合理且有效的利用电源、电网和负荷间的互动来提高电力系统的功率动态平衡能力，提高能源利用效率，使配置更加合理，是当前电力系统迫切需要考虑、研究的。发电方的新型管理方法以及用户侧的开放使得电源、电网、负荷三者之间有了互动交流，增强电力系统可控性和可靠性，目前国内的电动汽车、智能交通系统等，都是智能电网互动技术的初步阶段的体现，非常具有研究意义。
1.3本文的主要内容及解决的问题
电源、电网和负荷的协调运行已成为目前电力系统发展迫切需要解决的问题，本文针对“源网荷”协调运行做了如下工作：
(1)了解并掌握电力系统基本理论以及“源网荷”互动的内涵；
(2)分析研究当前智能电网互动技术的研究及应用现状；
(3)研究了智能电网环境下的“源网荷”协调控制策略；
(4)建立电网中柔性负荷的互动协调模型，并进行算例分析。
(5)建立含可中断负荷的最优潮流优化模型，利用MATLAB仿真表明可行性。
第二章 源网荷协调运行基本理论
2.1 源—网—荷的基本内涵
“源—网—荷”的互动协调，是指电源、电网和负荷这三者之间通过多种互相交流，让电力系统的功率得到优化，使的资源得到合理配置，源网荷的互动协调，本质就使要让资源得到最优化配置[1]。传统电网一般都是通过电源来改变电网、负荷情况，相互之间并没有什么互动交流。但在未来电网之中，电源、电网与负荷都具有了柔性，通过彼此之间的交互交流，使源网荷可以互动协调，可以让电力系统得到更好的发展[8]。
图21 电网结构图
源，分布式能源，是指在在用户端的充分利用分布式形式的可再生能源，来提高能源利用效率，实现节能减排等。一次能源主要利用可再生能源（太阳能、风能、地热能等）发电为主，不可再生能源（如轻油、天然气）为辅，是一种高效率使用的资源，目前主要的研究方向为利用可再生能源的分布式电源技术；二次能源以分布在用户侧的热能、电力、液化石油气等，其他能源供应的系统为辅，用来满足用户各种需求的能源使用。它是一种建在用户端的能源供应方式，即能够独立运行，也可以并网运行，容错性很高，可以满足用户多种能源需求，对资源配置状况进行整合和优化，是非常高效的新型能源供应方式[4]。
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