微电网系统的优化配置及需求响应策略

摘要

中国作为能源消费大国，碳排放量长期位于全球前列。随着中国经济的不断向前发展，对于电力的需求日益增长，由此带来的环境问题也越来越突出。在传统的观念中，供电计划主要从供电侧入手，不管是直接扩大装机容量，或是从外部外调电力，都要增加一定的附加成本，并且无益于减小尖峰的负荷压力，还对环境造成影响。相比于传统的供应端，近年来需求侧资源颇受关注，具有显著的经济效益和环保效益，并已经被视作与供应侧等同的资源，成为缓解高峰负荷的重要力量。从供应侧角度看，可再生能源的进一步的发展面临较大的困难，弃电现象十分严重，而微电网可以很好的解决这一问题。微电网作为智能电网的重要组成部分，是对集中式发电的电力系统的有力补充，不仅能够避免由于远距离传输所造成较大的电能损失的问题，而且通过与主干电网的电力交互，可以提高整个电力系统的稳定性，有效提升新能源发电的利用率。本文将从需求侧和供应侧两个角度出发，研究解决当前中国电力网络面临的峰值负荷压力以及日益严重的环境问题可行性方案。 鉴于目前中国的电力市场实时电价实施较为困难以及分时电价仍然存在着诸多缺陷，本文首先提出了基于电力积分的激励机制的虚拟实时电价，使得终端的用户可以根据电力市场的刺激信号实时地来调整自己的用电方式。该虚拟的实时电价建立在分时电价基础上，用户根据各自所获取的电力积分所占的整体份额换算出实际的电价。在优化用户电力成本的同时，为了与实际情况更贴近，还充分考虑到了终端用户在用电时的舒适度。本文以家庭用户用电设备调度问题为算例，构建电力成本和用电舒适度的复合目标函数，比较了分别实施虚拟实时电价和分时电价两种方案的用户响应情况。结果表明了采用虚拟实时电价定价方法更有助于引导用户将峰时的负荷转移到谷时，并且在每个时段优化效果也更加明显。在供应端，本文建立了并网型的微电网系统优化模型，并以无锡梅村微电网实体项目为案例，根据当地的峰谷分时电价政策进行深入的经济性分析。数值分析的结果表明微电网项目中的光伏发电几乎可以被全部利用，并可以大幅度的降低在电价高峰时段对主干电网的电力依赖，在保证电力供应稳定性的同时还可以降低电力用户的电力费用。

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