多利益主体参与下的主动配电网优化调度策略研究

作     者：魏毓星 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢锦玲

授予年度：2020年

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

主      题：主动配电网 需求响应 多利益主体 改进NSGA-Ⅱ算法 Nash均衡博弈 

摘      要：随着环境污染问题的日益严重,可再生能源发电技术得到了迅速发展,然而,具有间歇性和波动性特点的可再生能源发电的接入影响了配电网的运行和控制。为了应对可再生能源接入的负面影响,具备主动控制能力与负荷互动能力的主动配电网应运而生。随着主动配电网的发展,配电公司不再是主动配电网中唯一的利益主体,运行着各种分布式电源的运营商和参与需求响应的用户也逐渐成为主动配电网中新增的利益主体,不同利益主体的优化目标各不相同且存在着相互联系与制约。本文对主动配电网中各种分布式电源和参与需求响应的负荷进行建模分析,在此基础上综合考虑主动配电网中各个利益主体的收益,对多利益主体参与下的主动配电网优化调度问题展开研究,所做的工作如下:（1）搭建主动配电网中各类源荷模型,建立光伏阵列、微型燃气轮机、燃料电池等分布式电源以及储能装置的出力模型,同时引入虚拟微网的概念,建立用户负荷参与需求响应模型。（2）建立多利益主体参与下的主动配电网优化调度模型,模型包括分布式电源运营商、配电公司、虚拟微网三者的收益函数,将最大化各利益主体的收益作为主动配电网的调度目标,计及三者的相互影响制约以及运行的约束条件。（3）按照优化问题的习惯,将求最大值问题改写为等价的求最小值问题,引入信息熵的概念改进传统的NSGA-Ⅱ优化算法,利用改进后的NSGAEN算法求解优化调度模型得到Pareto解集;针对以往在最优折中解的选择方法中存在过多人为偏好因素的问题,引入博弈理论,利用基于Nash均衡的多目标决策模型在Pareto最优解集中进行折中决策。（4）以改进IEEE-33节点配电网为例进行分析,分别以配电公司收益最高、分布式电源运营商收益最高、虚拟微网收益最高和兼顾各个利益主体的优化调度四种策略下各个利益主体的收益进行对比;以虚拟微网是否参与需求响应、配电公司是否实行实时电价4种方式下的用户的用电费用进行对比;比较优化调度前后的负荷曲线;最后进行算法对比分析。算例结果表明,在主动配电网的优化调度中,兼顾虚拟微网、配电公司、分布式电源运营商三者收益的优化调度,可以使各利益主体的收益均保持在较高水准,有效的提升了新增利益主体主动参与电网优化调度的积极性和公平性;优化后的实时电价能够对用户参与需求侧响应起到较好的引导作用,并且引入实时电价和需求响应机制可以较大程度的削减用户的用电费用;虚拟微网利用热/电综合储能系统代理用户负荷参与需求侧响应可以转移用户的用电需求,削峰填谷作用明显。