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分布式能源的需求响应机制及交易机制研究

分布式能源的需求响应机制及交易机制研究

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作者：郭志龙江苏大学

学位级别：硕士

在“碳达峰”与“碳中和”的背景下,我国大力发展可再生能源。然而,我国东西部地区可再生能源资源禀赋存在明显的差异,造成了弃风和弃光等现象。如果远距离将西部集中的可再生能源电力传输到东部的负荷中心区域,不但会增加电力传输成本... 详细信息

在“碳达峰”与“碳中和”的背景下,我国大力发展可再生能源。然而,我国东西部地区可再生能源资源禀赋存在明显的差异,造成了弃风和弃光等现象。如果远距离将西部集中的可再生能源电力传输到东部的负荷中心区域,不但会增加电力传输成本,而且会造成电力传输损耗。因此,与远距离集中传输西部的可再生能源相比,本地的分布式能源具有就地消纳以及不存在输电成本与损耗等优势,获得了迅速的发展。然而,以可再生能源为主的分布式能源出力受自然环境影响,具有间歇性和波动性,不但加剧了电网实时供需平衡的难度,增加了实时供需平衡成本,而且影响了电网的稳定性。若仅依靠化石燃料等传统能源平抑其随机性可能会造成频繁启停或大幅增减出力的后果,实现电力实时供需平衡的成本较高。因此,如何降低分布式能源的实时供需平衡成本和分布式能源大规模并网对电网稳定性的影响成为一个亟需解决的问题。为了解决上述的问题,本文从需求侧主动匹配供应侧和能源交易的视角出发,研究分布式能源的需求响应机制及交易机制。从需求侧主动匹配供应侧的视角出发,研究了虚拟实时电价机制对电力负荷曲线与分布式能源出力曲线之间匹配程度的影响。本文提出了一个基于积分制的虚拟实时电价优化模型,激励需求侧用户改变用电方式主动匹配分布式可再生能源出力曲线。该模型不仅考虑了分布式能源的发电成本和储能成本,还将现有研究中被普遍忽略的分布式能源的平衡成本和电网稳定性成本纳入了电力的生产成本,并使用线性递减惯性权重粒子群算法优化了用户的电力价格,实现了用户电力总成本的最小化。其次,提出了一个匹配度指标,定量衡量用户的电力负荷曲线与分布式能源出力曲线之间的匹配程度。最后,以中国江苏省某工业园区内的一个多微电网系统为案例进行数值仿真,验证了模型在十六种情景下的有效性。结果表明,本文建立的基于积分制的虚拟实时电价优化模型不但能够使用户的电力总成本降低7.8108%,而且可以将需求侧与供应侧的匹配程度提高2.4643%,实现电力需求侧主动匹配具有波动性和间歇性分布式能源的供应侧,从而减少实时供需平衡成本。从能源交易的视角出发,研究了通过建立一个包含能源社区内部的分布式能源交易和能源社区之间的分布式能源交易的机制,促进能源社区内的各种能源产消者之间和邻近地区的能源社区之间建立互联的能源交易,从而提高电网的稳定性。本文通过构建分布式能源交易的三层博弈模型框架,提出了一个能源社区内部的产消者之间、能源社区之间以及能源社区联盟与电网之间的能源交易机制,优化了产消者、能源社区以及能源社区联盟的能源交易功率,降低分布式能源并网对电网的冲击。其次,以中国江苏省某地两个分布式能源社区为例进行数值仿真,对比分析了产消者和能源社区在三种情景下的总成本和电网稳定性。结果表明,与产消者直接与电网公司进行能源交易相比,在基于能源社区联盟的能源交易机制下,不但能够使分布式能源联盟的总成本降低34.6838%,而且能够将电网稳定性提高29.1402%。因此,本文提出的基于能源社区联盟的能源交易机制不但能够提高能源有效利用率,降低电力成本,而且能够减少整个分布式能源联盟的波动性和间歇性,提高电网的稳定性。

关键词：分布式能源虚拟实时电价需求侧主动匹配供应侧能源交易机制粒子群优化算法

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