大规模风电并网背景下火电调峰行为演化博弈模型研究

摘要

风电等清洁能源大规模并网发电将显著减少环境污染，但由于风电受自然条件影响因素较多导致风电的波动性较大，不能像电网中的火电等电源持续稳定出力。因此，风电等波动性较大的电源接入电网发电后，电网不仅需要对系统内的火电等进行配套的灵活性改造以及在区域内建设配套的外送通道，还需要完善辅助服务市场及机制，既要保证电网安全稳定运行，又要保证火电等持续稳定电源利益不受损害，充分调动电网中火电等电源的调峰积极性，为风电的大规模并网发电提供有利条件。
　　本文首先对风电产业发展尤其是并网消纳中存在的问题进行了分析，通过分析可以发现火电机组的调峰行为是影响风电消纳的主要因素之一。基于火电机组容量和最高调峰率指标，采用k-medoids聚类分析方法对火电机组调峰特征进行了分类，同时引入了调峰能力实现程度的概念，并将调峰能力实现系数纳入了补偿模型中，针对不同类别的机组制定了适用于该类机组的补偿标准，克服了以往研究中运用k-means聚类法存在的噪声缺陷等问题。
　　在改进的调峰辅助服务补偿标准以及大规模风电并网背景下，通过分析可知，火电调峰演化博弈可转化为上网电量竞价收益与调峰辅助服务收益演化博弈模型。作为市场主体的发电企业在经营活动中制定决策时所受的影响因素较多，不能满足经典博弈论严格理性的假设条件。演化博弈是以实践研究理论为基础，对研究的对象并不要求严格理性，同时引入演化论，因此，演化博弈理论能更好的研究群体中火力发电厂商间的博弈直至达到稳定均衡的过程。基于以上分析，本文建立了火电调峰行为演化博弈模型，分类讨论了有无调峰辅助服务补偿两种情形下，各类火电厂的竞价策略及对应策略下的支付，并在两类情况下分别求解稳定策略。同时，结合相轨迹图，分析了影响火电调峰行为演化博弈模型稳定策略的主要因素，针对分析出的影响因素，从电力市场监管部门的角度进行政策分析并提出促进电力市场健康发展的建议。在求解实例模型中，未考虑调峰辅助服务补偿情景与涉及调峰辅助服务补偿模型的稳定策略近似相同，反映了当前我国电力市场的一个问题—调峰辅助服务补偿额未体现机组在该运行状态下的实际成本和对应的经济收益，忽略了上网电量收益与调峰收益间的巨大差距，这也是两类博弈结果相近的主要原因。本文的研究内容，为未来我国的辅助服务市场的建设提供了新思路。

目录

声明

摘要

1．1 论文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容及框架

第2章 演化博弈理论及风电并网原理

2．1 经典博弈理论及演化博弈的产生

2．1．1 经典博弈理论

2．1．2 演化博弈的产生

2．2 演化博弈

2．3 风力发电特征分析

2．3．1 风电场的运行特点

2．3．2 风力发电机组的基本原理及并网方式

2．4 本章小结

第3章 风电产业发展现状及消纳问题分析

3．1 国内风电产业发展现状

3．1．1 资源储量及分布

3．1．2 产业总体状况

3．1．3 设备产业概况

3．1．4 产业政策

3．2 风电并网消纳存在的问题分析

3．2．1 风电场的选址

3．2．2 政策体系不完善

3．2．3 辅助服务市场

3．3 本章小结

第4章 调峰辅助服务补偿机制改进研究

4．1 调峰辅助服务补偿机制现状

4．1．1 有偿调峰与无偿调峰的划分方法

4．1．2 调峰辅助服务的补偿方式

4．1．3 调峰辅助服务费用来源

4．2 现阶段调峰辅助服务补偿机制存在的问题

4．3 调峰辅助服务补偿标准研究

4．3．1 基于k-medoids聚类分析的调峰火电机组类别划分

4．3．2 有偿调峰与无偿调峰划分标准的确定

4．4 实证分析

4．4．1 k-mediods聚类结果分析

4．4．2 计算结果分析

4．5 本章小结

第5章 辅助服务补偿改进模式下火电调峰演化博弈模型

5．1 演化博弈简介及火电厂博弈分析

5．2 火电调峰演化博弈模型

5．3 实证分析

5．4 参数分析及政策建议

5．4．1 参数分析

5．4．2 政策建议

5．5 本章小结

第6章 研究成果和结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢