计及不确定性的需求响应机理模型及应用研究

摘要

需求响应概念的提出，改变了过去单纯依靠电力供应侧的发展来满足不断增长的电力需求的固定思维，将需求侧作为发电侧电能的补充资源加以利用，缓解了电力供需平衡在空间分布和时间分布上困窘局面，促进了环境保护和能源节约。需求响应的各种特性受到多种不确定性因素的影响，其机理表现出不确定性。计及不确定性的需求响应机理模型的深入研究，对需求响应资源参与系统调节和电力市场的研究和实施有着重要意义。
　　本文对计及不确定性的需求响应机理模型及应用进行研究。主要包含以下五个方面的工作:
　　1、基于不确定性理论，对需求响应的不确定性进行分析。
　　从用户响应类型角度和不确定性理论分支两个角度，详细分析了需求响应的不确定性因素。在随机性、模糊性、粗糙性三个方面提出一系列的研究热点问题，为后续的需求响应不确定性建模提供了理论基础，并为需求响应不确定性分析提供研究方向。
　　2、提出了计及不确定性的基于用户基线负荷的需求响应线性模型
　　采用负荷变化性指标、负荷温度敏感性指标、偏差指标和准确度指标对基线负荷计算方法进行评估，提出了考虑不确定性的可中断负荷费用结算方法。以此为基础，建立了适用于需求响应项目试点实施阶段的需求响应线性模型，在需求响应资源被调用的成本中同时考虑了电力公司对用户的支付成本和由于需求响应不确定性所承担的风险成本，并给出了详细的运行约束条件。
　　3、提出了计及不确定性的基于虚拟电厂的需求响应二次模型
　　在理清电力市场结构的基础上，对需求响应参与电力市场的方式进行了研究。随着智能电网的发展、电力改革的推进，电力市场结构逐渐向竞争模式发展，需求响应的建设也进入推广应用阶段，以虚拟电厂的概念为基础，分别建立了基于激励的需求响应确定性模型和不确定性模型，以及基于价格的需求响应确定性模型和不确定性模型，推导出的成本函数均为与发电机成本函数类似的二次函数，可与发电资源共同参与优化和竞价。
　　4、采用所提出的计及不确定性的需求响应线性模型，应用于日前调度优化。
　　以需求响应项目试点实施阶段为背景，采用计及不确定性的基于用户基线负荷的需求响应线性模型，考虑削减总需求的不确定性特性建立机会约束模型，基于风险评估和机会约束提出不确定性可中断负荷优化决策方法。
　　5、采用所提出的计及不确定性的需求响应二次模型，应用于发用电一体化调度。
　　以需求响应项目推广应用阶段为背景，采用计及不确定性的基于虚拟电厂的需求响应二次模型，将基于激励的和基于电价的需求响应二次模型与传统发电机组共同参与发用电一体化调度优化，有效提高了系统调峰和消纳新能源的能力，在需求响应虚拟电厂模型中考虑响应不确定性的影响，可提高系统可靠性，降低系统风险成本并促进用户提高自身响应可靠性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 基本理论及其研究现状

1．2．1 需求响应及其研究现状

1．2．2 虚拟电厂及其研究现状

1．2．3 不确定性分析及其研究现状

1．2．4 总结

1．3 研究思路及章节安排

1．3．1 研究思路

1．3．2 章节安排

第二章 需求响应的不确定性分析

2．1 引言

2．2 基于用户响应类型的需求响应不确定性分析

2．2．1 基于激励的需求响应不确定性

2．2．2 基于电价的需求响应不确定性

2．3 基于不确定性理论分支的需求响应不确定性分析

2．3．1 需求响应中的随机性

2．3．2 需求响应中的模糊性

2．3．3 需求响应中的粗糙性

2．4 小结

第三章 计及不确定性的用户基线负荷和结算方法研究

3．1 引言

3．2 用户基线负荷的计算方法

3．3 用户基线负荷的评估指标

3．3．1 负荷变化性指标

3．3．2 负荷温度敏感性指标

3．3．3 偏差指标和准确度指标

3．4 可中断负荷用户费用结算方法

3．5 计及随机性的用户费用结算方法

3．6 算例分析

3．6．1 基线负荷的评估

3．6．2 用户费用结算方法算例

3．7 小结

第四章 计及不确定性的需求响应模型研究

4．1 引言

4．2 需求响应的电力市场参与方式

4．2．1 垄断模式下的需求响应市场参与方式

4．2．2 单一买方模式下需求响应市场参与方式

4．2．3 批发竞争模式下需求响应市场参与方式

4．2．4 零售竞争模式下需求响应市场参与方式

4．3 基于用户基线负荷的需求响应线性模型

4．3．1 模型的应用背景

4．3．2 确定性模型

4．3．3 不确定性模型

4．4 基于虚拟电厂的需求响应二次模型

4．4．1 模型的应用背景

4．4．2 需求响应虚拟电厂

4．4．3 IBDR-VPP建模

4．4．4 PSDR-VPP建模

4．5 小结

第五章 考虑不确定性需求响应的日前调度优化研究

5．1 引言

5．2 削减总需求不确定性

5．2．1 容量缺额的不确定性描述

5．2．2 削减总需求的机会约束建模

5．3 可中断负荷调度优化决策模型

5．3．1 可中断负荷参与日前调度的方式

5．3．2 优化决策模型的目标函数

5．3．3 优化决策模型的约束条件

5．4 算例及分析

5．4．1 算例数据介绍

5．4．2 确定性优化和不确定性优化结果对比

5．4．3 用户可中断负荷成本的影响因素

5．4．4 风险系数的影响

5．4．5 削减需求不确定性对优化结果的影响

5．5 小结

第六章 考虑不确定性需求响应的发用电一体化调度优化研究

6．1 引言

6．2 日前调度机组组合建模

6．2．1 目标函数

6．2．2 约束条件

6．3 算例分析

6．3．1 算例数据

6．3．2 需求响应虚拟电厂参与日前调度

6．3．3 不确定性需求响应虚拟电厂参与日前调度

6．4 小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附录

附录二 攻读博士期间发表的论文

附录三 攻读博士期间参与的项目