基于需求响应的居民用电负荷控制策略研究

工学硕士学位论文

基于需求响应的家庭用电负荷控制策

略研究

刘宝石

哈尔滨理工大学２０１４年３月

国内图书分类号：ＴＭ７３

工学硕士学位论文

基于需求响应的居民用电负荷控制策

略研究

硕士研究生：刘宝石

导师：韦琦

申请学位级别：工学硕士

学科、专业：信号与信息处理

所在单位：电气与电子工程学院

答辩日期：２０１４年３月授予学位单位：哈尔滨理工大学

ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：硼Ｍ７３

ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｏｕｓｅｈｏｌｄＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＬｏａｄ

ｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙＢａｓｅｄＤｅｍａｎｄＲｅｓｐｏｎｓｅ

Ｃａｎｄｉｄａｔｅ３ＬｉｕＢａｏｓｈｉ

Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＷｅｉＱｉ

ＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ：

ＤａｔｅｏｆＯｒａｌＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：ＳｉｇｎａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＭａｒｃｈ，２０１４

ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｍｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：

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作者签名：匆１反矽日期：≯伊弓月习曰

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《基于需求响应的居民用电负荷控制策略研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。

本学位论文属于

保密口，在

。年解密后适用授权书。不保密

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日期：少矿、乡、，月，、７日刷磴名名呜月＞７日

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基于需求响应的居民用电负荷控制策略研究

摘要

随着电力改革的逐步深入，打破垄断、引入良好的竞争机制、优化电网的资源配置、提高电力市场的运行效率成为我国电力改革的方向。一个发展良好的电力市场必不可少的是需求侧的电价反馈。微观经济学相关理论指出，当价格由供需两侧共同决定的时候，市场的收益最大，因此未来电网引入需求响应机制是必然的。需求响应项目鼓励用户积极参与电网的管理，对需求响应信号做出积极的响应，从而实现维护电力系统稳定运行，解决用电高峰电力供应不足及用电低谷电力资源利用率过低的问题。那么普通的家庭用户，在实施的需求响应项目中应该如何更好地根据价格信号控制家庭负荷、管理好家庭能源，从而在减少能源消耗和电价花费的基础上更进一步的实现削峰填谷以及优化资源配置，这是未来电力市场能否成功的关键问题之一ａ

首先，本文介绍了需求响应的概念、实施所需的技术条件与国家现有的相关政策。针对我国在某些省市对大工业用户已经实施的需求响应项目及国外现行较成熟的需求响应项目做了详细的研究分析。

其次，结合已有的技术条件和需求响应项目实施情况，针对我国居民用户的家用电器负荷的使用习惯，提出分时电价需求响应项目。对参与该项目的家庭负荷进行分类分析，针对不同负荷的不同特点提出不同的控制目标函数。根据目标函数设计家庭能源管理优化算法，并对该算法进行可行性分析。

最后，在ＭＡＴＬＡＢ平台下，对不同的负荷控制目标函数，本文对家庭能源控制优化算法进行编程仿真验证。针对单用户目标、多用户目标、控制优化算法的多个约束条件以及实施的需求响应项目的价格高低等对家庭能源控制结果会产生影响的各种因素进行仿真分析。仿真结果显示本文提出的基于需求响应的控制策略可以达到控制家庭负荷用电、优化资源配置、削峰填谷、节约电费的效果。关键词需求响应；负荷分析；能源管理；优化算法

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ＲｅｓｅａｒｃｈＨｏｕｓｅｈｏｌｄＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＬｏａｄＣｏｎｔｒｏｌ

ＳｔｒａｔｅｇｙＢａｓｅｄｏｎＤｅｍａｎｄＲｅｓｐｏｎｓｅｏｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｔｈｔｈｅｇｒａｄｕａｌｄｅｅｐｅｎｉｎｇｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｒｅｆｏｒｍ，ｂｒｅａｋｉｎｇｍｏｎｏｐｏｌｙ，

ｒｅｓｏｕｒｃｅｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｇｏｏｄ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ

ａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇ

ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙａｌｌｏｃａｔｉｏｎｇｒｉｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｍａｒｋｅｔｂｅｃｏｍｅｔｈｅｐｒｉｃｅｆｅｅｄｂａｃｋｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｒｅｆｏｒｍｉｎ

ａＣｈｉｎａ．Ｔｈｅｄｅｍａｎｄ—ｓｉｄｅｉＳｅｓｓｅｎｔｉａｌｆｏｒｇｏｏｄｍａｒｋｅｔ．Ｍｉｃｒｏｅｃｏｎｏｍｉｃｓｔｈｅｏｒｙｐｏｉｎｔｅｄｔｈａｔ

ｏｎａｔｈｅｂｉｇｇｅｓｔｂｅｇａｉｎｅｄｉｎｍａｒｋｅｔｗｈｅｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｐｒｉｃｅｃｏｍｍｏｎｄｅｃｉｓｉｏｎｏｆ

ｇｒｉｄｄｅｍａｎｄｔｈｅｓｕｐｐｌｙａｎｄｄｅｍａｎｄｓｉｄｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ

ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＤＲ）ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ

ｌｏｗ

ｔｏｉｓｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｉｎｔａｉｎｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｌｖｅｔｈｅｐｅａｋｐｏｗｅｒｓｈｏｒｔａｇｅａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｅｎｃｏｕｒａｇｅ

ｐｏｓｉｔｉｖｅ

ｒｅｓｐｏｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｄｅｍａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｐｒｏｇｒａｍｓａｕｓｅｒｓａｃｔｉｖｅｌｙｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｉｎｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｇｒｉｄｔｏａｎｄｍａｋｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｄｅｍａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｐｒｏｇｒａｍ．Ｈｏｗｐｒｏｊｅｃｔｏｒｄｉｎａｒｙｈｏｍｅｕｓｅｒｓｄｅｍａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｕｌｄｂｅｂｅｔｔｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｈｏｕｓｅｈｏｌｄｌｏａｄａｎｄ

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