计及动态需求响应的热电联产型微网竞价优化策略

作     者：孔得壮 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢开贵

授予年度：2019年

学科分类：12[管理学] 02[经济学] 0202[经济学-应用经济学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：价格弹性系数 动态需求响应 热电联产型微网 电力市场 竞价策略 

摘      要：当今社会的能源问题越来越严重,风电、光伏等可再生能源的发展是解决能源问题的有效途径之一。但是,风电和光伏属于间歇性能源,大规模接入风光等能源对电力系统稳定运行带来极大的挑战。微网的出现,为可再生能源分散接入电力系统提供有效的解决方案,其供电系统和供热系统协调运行也为提高可再生能源的利用率提供支撑。同时,通过需求响应,可改变用户用能习惯,使得用户负荷曲线更加平缓,有利于系统更好的利用可再生能源,从而降低对化石燃料的燃烧。随着电力市场改革的推进,微网的竞价优化策略可以准确地体现网内分布式能源的清算电价,使得微网能够平衡各分布式能源出力,实现微网的经济稳定运行。因此,研究微网的竞价优化策略具有重要意义。本文结合国家杰出青年基金项目“电力系统可靠性(51725701),进行了计及动态需求响应的热电联产型微网竞价优化策略的研究与探索,重点研究了价格弹性系数与价格的函数关系、需求响应对微网热电联合调度的影响、需求响应对微网竞价优化策略的影响、电源性能指标对微网竞价单元出力分配的影响。本文主要研究内容如下:通常需求响应策略采用电量电价弹性矩阵来刻画价格变化与负荷变化的关联性,准确刻画价格弹性系数是实施需求响应的关键因素。本文为计及价格对弹性系数的影响,结合等价矩阵模糊聚类的方法划分峰谷时段,通过供需平衡关系,推导了价格弹性系数随着价格改变而动态变化的函数关系,建立了基于分时价格的电热动态需求响应数学模型。不同需求响应方法算例的结果表明,本文模型相较于常规模型将峰值电、热负荷的下降率分别提升了1.5%、0.7%,因此本文模型可以更好地实现“削峰填谷。另外,算例还分析了需求响应比例、用户满意度对负荷曲线的影响。结合热电联产型微网的特点,为了协调网内供热和供电系统中分布式能源的出力,在微网实行分时价格时,通过实施需求响应策略优化微网的售热和售电价格,研究了计及动态需求响应的微网热电联合优化调度模型。将该模型转化为双层优化问题,上层为需求响应模型,下层为微网热电联合调度模型。解决了需求响应模型的非线性部分引起模型求解的难度问题。结果表明,模型通过需求响应和柴油机、热电联产机组等分布式能源协调优化,降低了微网的运行费用,提高可再生能源的利用率。另外,算例还分析了需求响应比例、风光接入比例、储热装置对微网热电联合调度的影响。为确定各分布式能源的利益分配,本文提出了计及动态需求响应的热电联产型微网两阶段竞价优化策略。该模型通过引入电源性能指标,对竞价单元进行差异化竞价,同时考虑负荷聚合商作为市场主体参与市场竞价,结合动态需求响应,协调各微网竞价单元的出力分配情况。将该模型转化为双层的两阶段优化问题,上层为需求响应模型,下层为微电网的两阶段竞价优化策略。通过不同模式算例的结果分析,引入电源性能指标及负荷聚合商,能够增加灵活优质资源的比重并降低系统总费用。另外,通过需求响应算例的结果分析,需求响应的参与,降低了市场高峰时段的清算价格和出力分配量,提高了低谷时段的清算价格和出力分配量,有利于市场稳定运行。