基于合作博弈的虚拟电厂与配电网协调调度研究

摘要

采用可再生能源发电的分布式电源具有低污染、高效率等优势，近年来发展迅速。但是可再生能源发电不可避免的随机性、波动性和间歇性等特点导致分布式电源单机并网成本高、管理困难。随着以风电、光电等可再生能源渗透率的增大，分布式电源与配电网的协调优化调度问题具有重要的现实意义。本文研究主要针对分布式电源虚拟电厂与配电网的协调调度问题，基于合作博弈理论对虚拟电厂与配电公司的经济调度问题以及虚拟电厂主动参与配电网及其常规机组的协调优化问题进行了研究。
　　针对虚拟电厂与配电公司的经济调度问题，本文采用场景抽样生成与缩减技术处理风电和光伏发电出力的不确定性，形成含概率信息的经典场景，在此基础上，根据合作博弈理论，建立了基于场景分析的虚拟电厂单独调度、与配电公司联合调度模型，分析了含风光水的虚拟电厂与配电公司的合作空间以及利益公平分配问题。算例采用某风光水分布式电源示范工程和当地电网实际数据进行分析，结果表明风光发电出力的预测精度、配电负荷曲线、备用价格等因素直接影响了虚拟电厂和配电网的合作空间和利益分配方案，并为分析分布式电源对配网影响、虚拟电厂和配电公司合作谈判、优化虚拟电厂各类电源容量配置等提供了定量的依据。
　　针对虚拟电厂主动参与配电网的协调优化问题，本文提出了配电网在安全经济运行前提下积极消纳可再生能源的机组组合策略:在分布式电源组成的虚拟电厂是否放弃接受配电网统一调度的两种情况下，建立了两种含虚拟电厂的配电网机组组合模型，采用合作博弈理论分析了虚拟电厂/配电网合作空间，并以某风光水分布式电源示范工程数据，分析了不同配电网电源结构、日负荷需求、风光预测精度、风光渗透率以及多虚拟电厂参与时配电网机组组合的特点、调度成本构成和合作收益分配情况，为配电网电源规划以及与虚拟电厂合作运行谈判提供了定量分析的方法。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究发展现状

1．2．1 虚拟电厂的研究发展现状

1．2．2 配电网机组组合问题的研究现状

1．3 本文的主要研究内容及章节安排

2 合作博弈论及其应用

2．1 概述

2．2 合作博弈理论基本原理

2．2．1 特征函数

2．2．2 分配向量

2．3 两种典型分配方法及应用

2．3．1 独立性检验与无交叉补贴原则

2．3．2 核心

2．3．3 夏普利值

2．4 合作博弈理论在电力系统中的应用

2．5 本章小结

3 含风光水的虚拟电厂与配电公司协调调度模型

3．1 概述

3．2 基于ARMA和场景消减技术的场景生成

3．3 虚拟电厂与配电公司协调调度模型

3．3．1 虚拟电厂单独优化运行模型

3．3．2 多虚拟电厂协同优化模型

3．4 虚拟电厂与配电公司基于合作博弈的收益分配

3．5 算例分析

3．5．1 基础算例与合作收益分配

3．5．2 影响合作收益的因素分析

3．5．3 多虚拟电厂合作模型求解分析

3．6 本章小结

4 含虚拟电厂的配电网机组组合研究

4．1 概述

4．2 含虚拟电厂的配电网机组组合模型

4．2．1 虚拟电厂优先调度下的配电网机组组合模型

4．2．2 虚拟电厂无优先调度权时配电网机组组合模型

4．3 虚拟电厂与配电网常规机组基于合作博弈的收益分配

4．4 算例分析

4．4．1 VPP与配电网协调调度与收益分配

4．4．2 VPP／配电网协调调度收益的影响因素

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文