计及需求响应的含风电电力系统日前经济调度

作     者：曹慧秋 

作者单位：武汉大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐箭

授予年度：2018年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：风电消纳 需求响应 混合整数线性规划-二次规划 不确定性 序列运算 

摘      要：随着能源需求增长与化石燃料资源日趋枯竭,风力发电作为可再生能源中最具有发展前景的发电方式之一越来越受到人们的青睐和重视。风能是我国重要的能源资源,近年来,在国家优惠政策的大力支持下,风力发电发展迅猛。风力发电具有显著的随机性和波动性,难以准确预测。随着风电接入电力系统的比例越来越高,风电并网消纳问题日益突出。大多数研究工作都是从供给侧寻求解决措施,本文则从需求侧着手,将需求响应纳入电力系统的调度中,对计及需求响应及其不确定性的含风电电力系统的经济调度方法进行了深入的研究,以提高风电的利用率,增加系统运行效率。本文首先对需求响应参与优化调度的机制进行了总结,针对激励型需求响应和价格型需求响应,分别构建其响应模型和成本费用函数;分析了风电随机性和波动性对其大规模接入电力系统的影响,提出通用分布概率模型来描述其特性,在此基础上,将需求响应作为一种调峰备用资源纳入电力系统调度体系,构建了考虑源荷互动和风电随机性的电力系统日前经济调度模型,并提出混合整数线性规划-二次规划对模型进行求解;最后进一步考虑需求响应过程的不确定性,构建同时考虑风电出力和需求响应不确定性的电力系统日前经济调度模型,引进序列运算理论对模型进行处理求解。所完成的主要工作和成果总结如下:建立了需求响应的机理模型。归纳用户参与需求响应调度的模式,分析需求响应的效益及用户决策过程,针对激励型需求响应,提出基线负荷的计算以及用户补偿费用结算方法,在此基础上构建其成本费用函数,针对价格型需求响应,基于价格需求弹性理论,构建相应的成本费用函数,为需求响应参与电力系统的调度提供基础。提出了考虑源荷互动和风电随机性的电力系统日前经济调度模型。将需求响应作为一种可调度的灵活性资源,使之参与电力系统的调峰和备用,针对风电出力的不确定性,建立描述其出力特性的通用分布概率模型,在此基础上,基于风险成本与风险约束理论,建立考虑源荷互动和风电随机性的电力系统经济调度模型,并通过混合整数线性规划-二次规划算法对模型进行求解,研究结果表明:所建模型充分体现了需求响应参与电力系统调度作为调峰和备用资源的经济价值,充分考虑了风电出力的不确定性给电力系统带来的影响,与现有模型相比,不仅减少了系统运行成本,还有助于风电的消纳。建立了计及需求响应不确定性的电力系统日前经济调度模型。分析需求响应不确定性产生的原因及对电力系统调度的影响,在目标函数中增加以期望形式表达的需求响应的欠响应和过响应成本,在约束条件中增加不确定需求响应对系统的备用需求,构建同时考虑风电出力和需求响应不确定性的电力系统经济调度模型,针对此构建的多随机变量优化问题,采用序列运算对所随机变量进行处理求解,最后基于改进的IEEE-30节点和IEEE-118节点系统进行算例测算,结果表明考虑需求响应不确定性提高了系统的可靠性,降低了系统的风险成本,实质上使得系统总体经济性得到了提升。