热电厂参与风电清洁供暖的博弈论机制设计与效益分析

摘要

随着人类社会飞速发展，化石燃料的大量利用对自然与社会造成了严重的污染，为此我国出台了大量的政策与法规推行清洁能源的生产、建设以及利用方法。作为最为主要的清洁能源之一：风电的发展十分迅速，但也因为风电并网规模的迅猛增加和能源利用结构的滞后，使得风电资源出现了生产端的十分严重的弃风现象，在用电端也受到了争议。为此国家能源局出台了《关于开展风电清洁供暖工作的通知》来号召利用风电直接参与供暖。
　　本研究主要内容包括：⑴阐述了风电特征与弃风现象出现的原因，揭示了“以热定电”约束生成的原因和对弃风现象的影响，并结合国内外研究经验，系统地描述了几种热电厂参与风电消纳的可行性办法。⑵提出了一种热电厂使用电锅炉参与风电清洁供暖的博弈交易机制。以电网、风电厂、热电厂作为交易参与者，利用电锅炉提供额外热供应从而一定程度的绕开“以热定电”约束，并增加了额外的电负荷，实现了双重调峰、双重弃风消纳，使得热电厂有效的参与到风电清洁供暖中来。⑶分析了在合作博弈与非合作博弈情况下，参与者不同的行为方式，交易目的以及利益分配方法。使用博弈论作为理论工具分析参与者对于交易的积极性，并根据积极性进行机制设计以使得交易更加具有公平、效率，提升交易参与者的积极性。并根据算例分析，证明了交易纳什均衡的存在，并分析各个影响因素，证明了机制有效。⑷对热电厂建立了整体等效微网模型，并使用HOMER仿真软件对两种仿真模型进行了仿真，探讨了交易方案对于热电厂经济效益的影响。实验证明，热电厂通过购置电锅炉可以有效的保障热负荷的供应，一定程度的减少自身运行成本，并提供可观的弃风消纳电量，从而证明了方案的可行与有效。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 基本原理

2.1 风电特征分析

2.2 热电机组概述

2.3 博弈论概述

2.4 本章小结

第3章 热电厂参与风电供暖方案的博弈分析

3.1 热电厂消纳风电可行方案

3.2 基于电锅炉热电厂利用风电参与清洁供暖的方案

3.3 博弈行为分析

3.4 电锅炉基本介绍

3.5 本章小结

第4章 非合作博弈下运行分析与机制设计

4.1 非合作博弈方案运行分析

4.2 旁支付机制设计

4.3 参与者的支付函数

4.4 算例仿真

4.5 本章小结

第5章 微网等效模型与效益仿真分析

5.1 微网概述

5.2 等效微网架构建模

5.3 HOMER仿真平台及其工作原理

5.4 算例仿真以及设置数据

5.5 热电厂参与风电清洁供暖交易效益分析

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 总结

6.2 研究工作展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目