基于需求侧参与的竞争性电力市场理论及应用研究

摘要

按照我国“十二五”期间节能减排工作的战略部署，减少能源消耗总量、提高终端能效成为新形势下能源领域的工作重点。一方面，“电力用户与发电企业直接交易”工作的不断推进，我国新一轮电力工业市场化改革已然启动，终端用户在市场中的地位和作用将得到重新定位。另一方面，我国大规模可再生能源的并网发电，需求侧资源在电力系统中将发挥更大的稳定性功能。全新的能源和市场环境下，如何定位需求侧资源在电力系统安全稳定运行、电力市场公平高效运转等方面的角色和功能，如何通过合理的机制使需求侧资源发挥更大的综合效益，是亟待研究和论证的问题，也是本文研究的出发点。针对上述问题，本文以集中市场为背景，探讨了需求侧资源参与市场竞争的相关问题，具体研究内容如下：
　　 第一，综合分析了国内外相关研究和观点，研究了竞争性市场中需求侧参与的相关理论。提出了需求侧参与的定义和特点，阐述了需求侧参与在零售市场和竞争市场中的具体应用，分析了竞争性市场中需求侧参与所带来的综合效益，从电力供应者和终端消费者的角度分别论证了需求侧参与的执行问题。
　　 第二，从用户的角度出发，研究了用户对日前电价的最优响应问题。分析了面临变动批发电价的电力用户的用电响应行为；以用户利润最大化为目标，构建了电力用户日前电价的最优响应模型，采用线性规划法实现模型求解；设计提出了四个模拟情景，实现了四个模拟分析目标，包括日前电价响应的经济可行性分析，敏感性分析，两部制电价下的最优生产安排，峰谷电价出现时序对用户用电模式的影响。
　　 第三，从电量市场整体出发，研究了基于需求侧参与的市场优化均衡问题。分析了基于需求侧参与的电力市场中，影响市场均衡和各方主体利益的关键因素；以社会福利最大化为目标，研究提出了基于需求侧参与的电量市场均衡模型，包括发电侧报价函数、需求侧报价函数、约束条件、市场出清机制等；通过模拟分析验证了模型的可行性，并分析了影响市场均衡结果和各方主体利益的主要因素及其影响效果。
　　 第四，将需求侧资源作为有功备用资源，研究了基于需求侧参与的能量/备用联合市场的优化均衡问题。以社会福利最大化为目标，建立了基于需求侧参与的能量/备用联合市场的均衡模型，以此描述需求侧在能量/备用联调市场中提供系统备用的情形；通过模拟研究，分别分析了不同类型的需求侧报价对市场均衡的影响效果。
　　 研究成果为需求侧参与电力市场的模式、模型和决策方法的研究提供了理论依据，有利于促进需求侧资源在电力系统安全稳定运行和电力市场高效运营等方面发挥更大的作用。