一种用于聚合具有热能和POWER-SONIC蓄电池储能的grid-interactive建筑的分层框架
2026-06-22 15:34:25 点击： 次
表后（BTM）热能与电池储能有助于进步动力功率、下降动力本钱并增强动力耐性，特别是在农村地区和弱势群体中。聚合众多BTM储能体系能够作为价格影响要素，成为负荷搬运和削峰填谷的重要来历。需求一种集成且可扩展的操控机制来有效使用储能体系和柔性修建负荷，以在考虑各种配电体系束缚的情况下实现经济效益最大化。本文提出了一种立异的修建物内储能与柔性负荷分层和谐结构，归纳考虑了电价、热舒适度以及配电体系建模与束缚等多种要素。在上层，配电网运营商优化潮流以最小化其从电力批发商场收购电力的本钱；而在基层，聚合器代表终端用户确认多个修建中电池和热能存储体系的最佳调度计划，以依据电价最小化运营本钱。这些问题经过分布体系运营商与聚合商之间的谈判，选用博弈论办法作为双层决议计划模型来处理。针对一个包含若干运用储能体系的修建终端用户的测试配电网络进行了仿真事例研讨，以量化聚合商的功能。结果标明，所提出的战略能够在为客户节约电费的一起，下降牢靠配电网络的峰值负荷。
导言
不断增长的用电顶峰需求，结合可再生发电占比的进步，目前给电网带来了应战。随着电网复杂性的持续增加，需求灵敏性在保证电网牢靠性和进步动力经济性方面变得至关重要。修建占美国用电量的70%以上，且在用电顶峰需求中也占有适当比例[1]，这代表了供给电网灵敏性的一个很大程度上尚未开发的资源。所谓的grid-interactive efficient building（GEB）是一种节能修建，它将各种终端用途及其他behind-the-meter（BTM）资源中所具备的灵敏性与动力功率相结合，以持续优化动力本钱、电网需求和用户偏好[2]。经过这种方式，GEBs能够在促进整个美国电力体系的经济性、耐性、牢靠性和环境功能方面发挥关键作用[3]。
储能体系具有灵敏性，能够对需求和发电的不行猜测动摇做出瞬时呼应。它们能够供给广泛的服务，因此关于未来脱碳、耐性且具本钱效益的电力体系具有巨大潜力。特别是BTM储能（包含热储能或电池储能）能够进步修建层面的动力功率、灵敏性和自主性，为终端用户客户和电网带来经济与耐性方面的双重效益[4]，[5]。Thermal energy storage (TES)可被视为一种专用体系，能够在不同条件下储存热量或冷量以备后用[6]。此外，battery energy storage (BES)能够在非顶峰时段充电，并经过放电来下降动力费用和需求电费[7]。
为了充分发挥BTM储能的潜在效益，需求先进的操控与和谐办法。在过去几年中，大量研讨作业已致力于BTM储能的建模、优化与操控，如[8]、[9]中所述。从前的研讨现已证明了使用BTM储能为单体修建带来效益[10]。为了取得更大的效益，研讨人员进一步深入探讨了修建储能体系的聚合操控[11]。一个适用于带有TES的修建组合的可扩展结构已被开发出来，并对客户的技能和经济效益进行了评价[12]。此外，聚合多个修建BES的研讨标明，它们能够一起作为负荷搬运和削减峰值需求的重要来历[13]。
但是，在探究结合TES和BES的归纳容量与灵敏性所发生的聚合影响方面，该领域目前的研讨尚显不足。尽管从前的研讨现已提出了对装备TES或BES的多栋修建进行聚合器层级的监督操控[14]，[15]，但现有的聚合器模型仅仅是一个价格接受者，被动地呼应电力商场情况，而未考虑其对配电体系潮流的影响，也未考虑反向聚合操控所引起的价格改变。一些研讨探讨了价格制定者模型的潜力，特别是关于BES在辅佐服务商场中实现收益最大化的使用[16]。其他研讨则提出了价格制定者模型，以进步微网收益并改善体系灵敏性[17]。这些研讨标明，导致负荷改变的聚合器模型能够经过电力商场的商场价格取得补偿[18]。但是，在理解和使用结合TES和BES的修建聚合操控作为价格影响者模型方面，仍存在明显的空白。有必要努力有效地整合聚合BTM热能与电池储能，一起兼顾电网配电层级。
本文提出了一种交互式办法，用于和谐聚合商层级下装备TES和BES的多栋修建的最优操控与配电层级的最优潮流。开发了一个双层结构，以捕捉考虑配电束缚的聚合操控对最优潮流动态的影响。在上层，配电体系运营商（DSO）旨在经过确认总购电量来最大化其利润，一起兼顾最优潮流和配电束缚。作为求解上层问题的副产品，在DSO层级取得了电力价格。在基层，聚合商代表修建运营商采取行动以最小化运营本钱。为了处理DSO与聚合商之间两个相互冲突的方针，引入了Stackelberg博弈。Stackelberg博弈[19]是一种战略决议计划结构，其间领导者和追随者按顺序做出决议计划。在该模型中，领导者先下手为强，制定战略，随后追随者据此调整。这与其他博弈模型构成比照，例如Cournot模型[20]，其间参与者在不知道竞争对手挑选的情况下一起挑选数量。Stackelberg模型的主要优势在于它能够反映分层决议计划进程，然后更精确地描绘一方（领导者）具有战略优势并影响他人行为的情形。这种顺序决议计划……
在这项作业中，DSO作为领导者设定电价，随后聚合商对该电价做出呼应。这使得双方参与者在考虑对配电层级发生的聚合影响的一起，能够优化各自的方针。一旦最终电价确认，聚合商便会辅导修建内TES和BES的运转操控，以使用其灵敏的储能资源来呼应电价。为了验证所提办法的有效性，针对一个包含多个具有储能资源的修建终端用户的规模化配电网络进行了仿真事例研讨。这些事例研讨要点在于清晰分析聚合带有TES和BES的修建对配电网络的影响，然后证明和谐操控与优化动力运用的优势。
这项作业的主要奉献体现在三个方面：
- •提出了一种专门为装备TES和BES的GEB聚合量身定制的立异分层和谐结构。在该提议结构的上层，DSO在配电体系束缚下优化潮流，以最小化其收购本钱。在基层，聚合商代表终端用户优化多个修建中TES和BES的调度，旨在最小化运营本钱。
- •结合TES和BES的GEB聚合商被设计为价格影响者。引入了一种Stackelberg博弈算法来确认聚合商对修建物的最优调度，经过协商动力运用与相关本钱之间的平衡，一起优化修建物用电量和DSO电价。
- •选用基于物理的体系建模来捕捉修建动力资产的非线性行为，然后促进负荷猜测和有效操控战略的施行。一起优化修建内TES与BES之间的和谐，以进步整体动力管理水平。
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