需求侧管理对电力节能减排的影响分析与优化模型研究

摘要

近年来，中国经济发展取得了举世瞩目的成果，在2010年，中国以名义GDP58786亿美元，越过日本，成为世界第二大经济体。但受制于我国产业结构不合理的影响，高速的经济发展带来的确实能源消耗量和污染物排放量的逐年递增，可以说，中国是以资源和环境为代价来换取经济发展。尽管中国资源储备总量要处于世界前列，但人均占有量却远远低于其他各国。故为了降低能源消耗量和污染物排放量，中国推出了节能减排政策，并将其列出可持续发展的重要内容。结合中国当前能源消耗去向可知，电力行业能源消耗量和污染物排放量占总能源消耗量和污染物排放量的比重均要高于50％，故在电力行业开展节能减排政策，对于实现国家整体节能减排有着重要意义。国内外，关于电力行业节能减排已开展了深入的研究，但从电力产业链的角度来看，现有成果更多的集中于发电环节，受制于电力供需时时平衡的特性，在研究电力行业节能减排措施时，有必要讨论用户侧对发电侧节能减排的影响，开展需求侧管理。基于上述背景，本文开展了需求侧管理对电力节能减排的影响分析与优化模型的研究，主要研究内容包括以下几个方面:
　　(1)构建了有序用电对电力节能减排的影响分析模型。以电力供应不足为研究背景，研究了有序用电的节能减排效果。从用电价值、节能减排、信用等级等维度构建了用户有序用电序位评价指标体系和用户有序用电方案的编制方法，并引入综合评价方法对有序用电管理效果进行了综合评价与分析。
　　(2)构建了需求响应对电力节能减排的影响与分析模型。提出了确定性需求响应与随机性需求响应的建模方法，构建了需求响应对节能减排的影响分析模型，和需求响应参与日前调度的机组组合优化模型，通过算例分析讨论了确定性需求响应和随机性需求响应参与系统调度的优化结果。
　　(3)构建了智能用电园区对节能减排的影响分析模型。以智能用电园区为研究对象，介绍了智能用电园区的基本概念、用电特征及园区内分布式能源的供电特征，提出了分布式能源多目标规划与调度优化模型，通过算例分析讨论了分布式能源调度对电力节能减排的影响。
　　(4)构建了电动汽车与风电协同调度对电力节能减排的影响分析模型。引入布朗运动模拟风电出力的不确定性场景并提出了基于向后迭代法的场景削减策略;构建了风电与电动汽车联合调度优化模型及交叉遗传粒子群算法，并通过实例仿真验证了所提模型及算法的有效性和适用性。
　　(5)提出了集中电采暖消纳风电对电力节能减排的影响分析模型。以北京市电采暖为研究对象，结合北京电采暖发展规划，提出了基于面积的采暖热负荷测算模型。然后，为了研究电采暖消纳风电的调度机制，构建了电采暖消纳风电调度优化模型，并对其节能减排效果进行了评价。最后，由于电采暖涉及方众多，本文测算了电采暖消纳风电的价格区间，并讨论了电采暖对风电场、电网公司和供暖企业效益的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1 选题背景

1．2 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 节能发电调度研究现状

1．2．2 关于需求侧管理的研究

1．2．3 关于需求侧响应的研究

1．2．4 关于综合资源规划的研究

1．2．5 需求侧节能管理研究现状

1．3 主要研究内容与创新点

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 主要创新点

第2章 电力需求侧管理主要模式对比分析

2．1 电力需求侧管理主要内容

2．1．1 负荷管理

2．1．2 能效管理

2．2 国外电力需求侧管理主要模式

2．2．1 美国DSM模式

2．2．2 芬兰DSM模式

2．2．3 德国DSM模式

2．2．4 泰国DSM模式

2．2．5 其他国家DSM模式

2．3 国内DSM现状及存在问题分析

2．3．1 DSM现状

2．3．2 DSM存在问题

2．4 智能电网环境下DSM完善措施

2．4．1 智能电网建设与电力需求侧管理

2．4．2 智能电网下的需求侧管理手段

2．4．3 需求侧管理完善措施

2．5 小结

第3章 有序用电对电力节能减排的影响分析模型

3．1 有序用电用户分类与分组

3．1．1 有序用电用户分类

3．1．2 有序用电用户分组

3．2 用户用电序位评价指标体系

3．2．1 评价指标的筛选要求

3．2．2 评价指标体系构建

3．2．3 评价指标指标值计算

3．3 用户有序用电方案编制方法

3．3．1 有序用电方案编制基础

3．3．2 错峰避峰目标的分解

3．3．3 用户有序用电方案设计

3．4 有序用电管理效果评价指标与方法

3．4．1 管理效果关键因素确定

3．4．2 管理效果评价指标体系

3．4．3 有序用电管理效果评价方法

3．5 实例分析

3．5．1 基础数据

3．5．2 算例结果

3．6 小结

第4章 需求响应对电力节能减排的影响分析模型

4．1 用户需求响应分类与模型构建

4．1．1 用户需求响应分析

4．1．2 确定性需求响应建模

4．1．3 随机性需求响应建模

4．2 需求响应对节能减排的影响分析模型

4．2．1 峰谷分时电价设计优化模型

4．2．2 峰谷价差对负荷曲线的影响分析

4．2．3 峰谷价差对发电煤耗的影响分析

4．2．4 实例分析

4．3 需求响应参与日前调度机组组合优化模型

4．3．1 IBDR参与下日前调度优化模型

4．3．2 PBDR参与下日前调度优化模型

4．3．3 两种DR参与下日前调度优化模型

4．3．3 实例分析

4．4 小结

第5章 智能用电园区对电力节能减排的影响分析模型

5．1 智能用电园区概念及特征

5．1．1 智能用电园区基本概念

5．1．2 智能用电园区用电特征

5．1．3 智能用电园区的分布式能源供电特征

5．2 分布式能源多目标规划优化模型

5．2．1 典型燃气分布式联供系统

5．2．2 分布式能源规划多目标优化模型

5．2．3 实例分析

5．3 分布式能源调度优化及节能减排评价模型

5．3．1 分布式能源子系统能效模型

5．3．2 分布式能源通用能效模型

5．3．3 分布式能源能效水平评价模型

5．3．4 实例分析

5．4 小结

第6章 电动汽车与风电协同调度对电力节能减排影响分析模型

6．1 风电不确定性分析与模拟

6．1．1 布朗运动介绍

6．1．2 场景模拟方法

6．1．3 场景削减策略

6．2 风电与电动汽车联合调度优化模型

6．2．1 目标函数

6．2．2 常规约束条件

6．2．3 电动汽车约束条件

6．3 模型求解算法构造

6．3．1 粒子群算法

6．3．2 交叉遗传粒子群算法

6．3．2 模型求解步骤

6．4 算例分析

6．4．1 基础数据

6．4．2 仿真结果

6．4．3 敏感性分析

6．4．4 结果比较

6．5 小结

第7章 集中电采暖消纳风电对电力节能减排的影响分析模型

7．1 电采暖负荷需求预测及影响分析模型

7．1．1 北京电采暖发展未来规划

7．1．2 基于面积的采暖热需求负荷测算模型

7．1．3 电采暖对负荷需求影响分析

7．2 电采暖消纳风电调度优化及节能减排评价模型

7．2．1 鲁棒随机优化理论

7．2．2 电采暖消纳风电调度优化模型

7．2．3 调度模型求解方法

7．2．4 实例分析

7．3 电采暖实施后参与方利益变动分析

7．3．1 电采暖消纳风电价格测算

7．3．2 风电场参与电采暖效益分析

7．3．3 国网公司参与电采暖效益分析

7．3．4 供暖企业参与电采暖效益分析

7．4 小结

第8章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的学术论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

作者简介