摘要
近年来，我国‘双碳’目标、构建新型电力系统等能源政策陆续出台，加快了
风力发电、光伏发电的建设步伐，现代电力系统正逐步向高比例可再生能源、高比
例电力电子器件等方向发展。随着可再生能源在电力系统中的占比不断提高，对电
网运行的影响也更加明显。一方面，新能源的大规模并网使供电侧呈现高度不确定
性，系统平衡机制由‘源随荷动’转变为‘源荷互动’，增大了维持电力供需平衡
的难度，降低了电力系统的整体稳定性；另一方面，为满足可再生能源随机性、不
确定性的控制需要，人们开始大力挖掘负荷侧柔性资源的调控潜力。然而，由于目
前对异构柔性负荷的协调控制、优化调度等方面尚缺少深入研究。因此，本文以三
种柔性负荷作为研究对象，分别对其聚合模型、协同控制策略及优化调度方法进行
研究，主要研究内容如下：
首先，针对柔性负荷在电力规划中无法被精确聚合利用等问题，分别建立电动
汽车、建筑空调、分布式储能三种柔性负荷的等效储能模型，以不同工况下异构柔
性负荷的负荷模态为重点，提出了一种考虑到不同时空特性的异构柔性负荷用电需
求分析方法。通过对异构柔性负荷影响因素（温度、路况、热阻等）的分析，引入
出行链概念建立异构柔性负荷时空模型，研究不同工况下异构柔性负荷曲线特性。
最后带入实时数据，在matlab上建立仿真环境，为后续研究奠定基础。
其次，为解决异构柔性负荷之间的协同控制问题，在确定柔性负荷控制架构的
基础上，建立了考虑可调能量裕度与可控时间裕度的综合泛化指标体系以表征柔性
负荷调控能力，并基于综合泛化指标提出了柔性负荷的分组轮转调控策略。通过对
柔性负荷集群分组，在综合泛化指标的作用下对组内柔性负荷进行降序排列处理，
求得柔性负荷响应情况。针对负荷响应情况设计了削减型与增发型两种场景下的负
荷调控策略，实现对多种柔性负荷的联合调控。最后通过仿真算例分析，验证了柔
性负荷分组轮转调控策略的有效性。
最后，针对柔性负荷的优化问题，构建负荷聚合商—电力用户的双层博弈优化
模型。在负荷聚合商层，以聚合商效用最大为目标函数，构建考虑负荷规模效应与
风险的聚合商非合作博弈模型；在用户层，为模拟用户的选择行为，使其获得最大
效用，构建了基于负荷聚合商决策的用户演化博弈模型。并通过仿真算例分析了负
荷聚合商与用户的优化调度过程，验证了双层博弈优化模型的有效性与合理性。
I
关键词：柔性负荷；时空分布模型；协同控制；优化调度
II
ABSTRACT
Inrecentyears,Chinasdualcarbongoal,theconstructionofanewpowersystem
andotherenergypolicieshavebeenintroduced,acceleratingthepaceofwindpower
generation,photovoltaicpowergeneration.Modernpowersystemisgraduallydeveloping
inthedirectionofhighproportionofrenewableenergy,highproportionofpower
electronicdevices.Astheproportionofrenewableenergyinthepowersystemcontinues
toincrease,theimpactongridoperationisalsomoreobvious.Ontheonehand,the
large-scalegridintegrationofnewenergysourcesmakesthepowersupplysidehighly
uncertain,andthesystembalancemechanismchanges