快速缓解电网不稳定风险

Skoltech科学家与亚利桑那大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员合作开发了一种方法，使电网在需求响应扰动后可以快速恢复稳定性。他们在需求响应，智能电网和电网控制的十字路口的研究发表在《应用能源》杂志上。

电网是复杂的系统，可以管理向消费者（也称为负载）发电和分配电源的生成，传输和分配。由于不可能沿传输线存储电能，因此网格操作员必须始终确保电能的生产和消耗之间的平衡，即电网的稳定性。虽然必须保证向消费者提供电力并满足他们的需求，但随机事件（例如电力故障，由于可再生能源渗透或突然过度需求而发生波动）可能会扰乱网格稳定性，可能导致BrownOuts或更糟的。一个说明性的现实情况是，在热浪中，对空调的电力需求很高，无法满足。如果电源储备不足，则可以在一部分或整个分销网络上实施滚动停电；这种管理策略，或更糟糕的是，导致非控制停电的失败深远影响了客户的舒适和福祉，以及公用事业公司的运营和盈利能力。

电力提供商的仔细安排对于管理需求峰值至关重要。为了避免意外情况，存在解决方案：生成器储备，辅助服务和需求响应。后一种解决方案涉及可能在适合公司的适当时间减少或转移电力的客户，以换取较低的价格。公司还可以利用直接负载控制计划的作用，例如空调和热水器的开关。

“需求响应是一种低成本且灵活的解决方案，它依赖于客户对舒适的暂时扰动的容忍度，但也可能导致诸如单个设备的寄生同步等问题。简而言之，在经过一些需求响应操作（例如打开所有设备）之后，设备将处于同一状态，消耗能量。然后，一段时间后，他们都会离开，然后几乎同时再继续，依此类推，如果没有采取任何行动来避免这种集体行为。换句话说，如果所有设备都变得同步，那么电网就必须承受消费振荡的压力，可能会导致不稳定，并且肯定会延迟整体在随后的需求响应期间的可用性，”Henni Ouerdane教授评论。

在新研究中，科学家分析了需求响应扰动后的恒温控制负载（空调）集合的能源消耗动力学的放松。放松必须足够快地发生，以确保能源效率，网格稳定性并返回消费者的“舒适区”。

“重点是一个离散模型，该模型捕获系统的实际离散动态，因为信息和控制信号是在离散时间间隔内发送的。虽然先前使用连续的及时模型表明，可以通过平均场控制加速放松，但实用负载管理宁愿依靠离散的控制模型至关重要。该研究表明，超级放松是离散模型的真正特征，但这些模型如何基于少数控制参数为能量系统运营商提供有效管理聚合负载的消耗动态的方法”，该研究的主要作者和Skoltech博士学位学生Ilia Luchnikov。

“我们的工作实质上涉及能源的最佳利用和电力系统的可持续性，但是需求响应的范围扩展了电力系统管理，因为它可以在水域，石油行业和浪费等其他环境中应用管理，”Ouerdane教授总结道。

来源：https://www.skoltech.ru/en