售电侧开放背景下需求响应策略及其效果评估

摘要

随着经济的不断发展，社会的不断进步，电力作为垄断行业的弊端也逐步显现出来。自1982年智利将市场机制引入电力行业之后，电力行业改革的浪潮席卷全球，放松管制实行市场机制，来提高生产的效率与资源的利用率。我国也经历了集资办电、政企分开、厂网分开、主辅分离等改革过程，现在进入到售电侧开放的阶段。各国电力市场的运行经验表明在开放的市场环境中，需求响应策略的加入可以有效抑制价格尖峰、保证电网的安全稳定运行、增加社会总福利。因此，我国售电侧开放背景下需求响应的引入有着重要意义。
　　首先，本文从电力市场入手，分析了不同市场化进度的运营模式，介绍了不同模式下电能的流通过程和市场各参与主体之间的关系，并描述在售电侧开放之后新出现的电力零售商在电力市场中的定位与作用。在市场环境下，需求响应通过零售商以虚拟电厂的形式参与市场。本文在分析基于激励和基于电价的需求响应成本函数的基础上，建立了基于激励和基于电价的需求响应虚拟电厂模型，并提出了综合效益和边际效益两方面的指标对需求响应进行效果评估。
　　其次，在分析美国PJM和北欧电力市场的基础上，根据我国电力改革实际情况，建立了需求响应参与的电能市场模型。该模型将基于激励和基于电价的需求响应虚拟电厂引入其中，以社会福利最大为目标，综合考虑发电商、零售商和市场的运行约束，优化计算每时刻市场出清电量和出清电价。通过4种场景的算例进行分析，结果表明需求响应的参与可以使发电机组出力更加平稳，降低发电成本，并平抑出清电价的波动。根据综合效益和边际效益两方面的评估，需求响应的参与对两项指标均有显著改善，提升了电力资源的利用效率。
　　随后，根据提出的电能市场模型，对比美国加州和美国新英格兰辅助服务市场，分别建立了主辅独立出清模型和主辅联合出清模型。两个模型在优化辅助服务方面，分别以辅助服务成本最小和社会福利最大为目标进行求解计算。并以旋转备用为例，进行了算例分析。结果表明主辅联合出清的模式更为高效，可以降低辅助服务的供给成本，并提高发电商提供辅助服务的积极性。
　　最后，对主辅联营模式下的定价机制进行叙述，电能的出清价格需要考虑辅助服务的提供成本，辅助服务的出清价格需要考虑电能的供给成本，算例表明在负荷高峰时期辅助服务的价格会显著增加。在此定价机制下，建立了需求响应参与的主辅联营市场模型，满足辅助服务容量的前提下最大化社会福利。通过算例分析表明需求响应的参与可以显著降低负荷高峰时期的辅助服务价格，并提升社会综合效益和边际效益两项指标，促进辅助服务市场的良性发展。

目录

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摘要

图目录

表目录

第一章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电力市场模型研究现状

1．2．2 需求响应参与电力市场研究现状

1．2．3 虚拟电厂研究现状

1．3 电力市场运营模式

1．3．1 垄断模式

1，3．2 购买代理模式

1．3．3 批发竞争模式

1．3．4 零售竞争模式

1．4 本文研究内容与章节安排

第二章 基于虚拟电厂的需求响应模型及其效果评估

2．1 电力零售商在电力市场中的定位

2．2 基于激励的需求响应虚拟电厂模型

2．2．1 基于激励的需求响应虚拟电厂成本研究

2．2．2 基于激励的需求响应虚拟电厂运行约束研究

2．3 基于电价的需求响应虚拟电厂模型

2．3．1 基于电价的需求响应虚拟电厂成本研究

2．3．2 基于电价的需求响应虚拟电厂运行约束研究

2．4 需求响应虚拟电厂效果评估

2．4．1 综合效益指标

2．4．2 边际效益指标

2．5 本章小结

第三章 需求响应参与的电能市场模型

3．1 电能平衡市场基本架构

3．1．1 美国PJM市场概述

3．1．2 北欧电力市场概述

3，1．3 本章研究的电能市场架构

3．2 基于需求响应虚拟电厂的电能市场模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 约束条件

3．3 算例分析

3．4 本章小结

第四章 需求响应参与的辅助服务市场模型

4．1 辅助服务市场概述

4．1．1 美国加州辅助服务市场概述

4．1．2 美国新英格兰辅助服务市场概述

4．2 独立和联营市场模型下的辅助服务市场模型

4．2．1 主辅独立市场模式下辅助服务市场模型

4．2．2 主辅联营市场模型

4．2．3 独立和联营市场模型算例对比分析

4．3 基于需求响应虚拟电厂的辅助服务市场模型

4．3．1 主辅联营模式的定价机制

4．3．2 基于需求响应虚拟电厂的主辅联营模型

4．3．3 算例分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

附录

致谢

参考文献