随着国民经济发展,电力需求的增长呈直线上升的态势,这给我国电力供需平衡的维持带来巨大挑战。特别是近年来极端气候频现,空调的使用量逐步增多,空调负荷已经成为冬夏两季高峰负荷的主要组成部分。空调负荷作为温控负荷的一种,可以将电能转化为储存在房间内的热能,该能量转化及储存的特性使得空调成为最具需求响应潜力的负荷,通过对空调负荷的合理控制,可以在不影响或者少影响用户舒适度的前提下,使用较小成本达到降低峰荷、缓解供需矛盾的目的,因此研究空调的动态需求响应理论及应用方案具有重要的现实意义。本论文首先对单体空调的热动力学模型进行介绍,对现有聚合空调控制模型进行梳理,在此基础上提出两种改进的聚合空调控制模型,并分别将它们应用在负荷削减与电力系统二次调频中,另外设计了针对空调负荷的尖峰电价机制,具体的工作内容为:1.研究了如何利用聚合空调负荷实现电力系统负荷削减;提出了一种聚合空调友好温度控制策略,该策略对聚合空调中的单独个体进行设定温度上、下限分离控制,有效的克服了传统温度控制策略造成聚合负荷波动的缺点;同时设计了基于上述控制策略的调度决策模型,通过算例仿真分析了增/减负荷方案限制、聚合小组数目限制、调度决策目标大小对调度结果的影响,证明了调度决策模型的可用性;为需求侧空调负荷参与系统运行提供了方法支持。2.建立了聚合空调参与电力系统二次调频的方法与控制架构;首先提出聚合空调的转化时间优先级列表控制策略,该策略可以在考虑用户舒适度的前提下对聚合空调的输出功率进行控制;随后进行了算例仿真,在单区域电力系统调频模型中对提出的方法进行了验证,分析了室外温度变化、用户设定温度偏好对调频效果的影响;结果表明聚合空调的输出功率可以较好地追踪调频信号。3.在考虑聚合空调负荷与电池储能用电特性的基础上,提出了聚合空调与电池储能协同参与系统二次调频的控制方法,设计了电池储能控制策略与ACE信号分配器;算例在两区域电力系统调频模型中对提出的方法进行了验证,分析了储能容量大小、储能充放电功率大小以及需求响应位置对调频效果的影响。结果证明了所提方法的可行性及优越性。4.利用消费心理学理论描述电价与空调设定温度调整值之间的关系,利用空调负荷的等效热参数理论模型预估空调负荷运行基线,设计了针对空调聚合负荷的作用时段差别化尖峰电价机制。算例对比了作用时段差别化尖峰电价与传统尖峰电价的作用效果,后分析了不同的电价形状与不同的用户组成对作用时段差别化尖峰电价制定的影响,为作用时段差别化尖峰电价的实施提供参考依据。