基于博弈論的需求響應研究及其在促進風電消納中的應用

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對能源的依賴性日益增強,但同時面臨著化石能源緊張、環(huán)境污染嚴重的現(xiàn)狀,迫切需要發(fā)展可再生能源。盡管我國風能資源豐富、風電發(fā)展迅速,卻存在著風電利用率不高、棄風嚴重等問題。需求響應對于實現(xiàn)電力供需平衡、優(yōu)化資源配置具有重要作用,在逐漸開放的市場環(huán)境中,需要研究需求響應各參與方的利益關系,制定合理有效的響應機制。本文關注需求側資源的研究和利用,探討實施需求響應過程中相關參與方的博弈互動關系。在此基礎上,將需求側資源納入促進風電消納的研究中,為提高風電消納水平進行了一定理論和實例研究。首先,本文總結了我國風電發(fā)展和利用現(xiàn)狀,闡述了需求響應中可中斷負荷和分時電價的實施方式及用戶的響應形式,分析了影響我國風電消納的主要因素。其次使用博弈論這個數(shù)學工具,分別對可中斷負荷和需求側分時電價的實施機制進行研究。針對可中斷負荷中的中斷補償費用確定問題,建立用戶與電力公司的討價還價模型。針對單個用戶談判的局限性,引入考慮產品差異性的豪泰林價格模型,建立多個用戶參與的多次競價模型。相較單一用戶博弈模型,更能發(fā)揮市場競爭力,使中斷補償價格趨向穩(wěn)定較低的水平。針對需求側分時電價制定問題,建立電力公司與用戶的不完全信息博弈關系。電力公司根據(jù)多次反饋的用電量和電價關系,利用貝葉斯法則,逐步確定用戶響應能力大小,以最大化自身收益為目標得到最優(yōu)分時電價。通過算例分析與對比,能夠驗證該模型的合理性和在充分調動用戶參與積極性、優(yōu)化負荷曲線方面的優(yōu)越性。再次綜合前文關于可中斷負荷中斷補償費用和需求側分時電價的研究結果,由可中斷負荷提供系統(tǒng)正旋轉備用,分時電價響應優(yōu)化負荷曲線,建立考慮需求側資源的風電消納經(jīng)濟調度模型。模型同時計及了供應側和需求側的運行成本,考慮了系統(tǒng)約束、機組約束、可中斷負荷合同等約束條件,基于加慣性權重的粒子群算法,運用Matlab軟件編程求解。最后,結合算例進行對比分析,驗證需求側資源具有提高風電消納能力的作用。同時,對比分別考慮和綜合考慮兩種形式需求響應資源的調度結果,探討不同形式的需求側資源促進風電消納的作用。結果表明同時考慮可中斷負荷與分時電價,能夠發(fā)揮兩者的協(xié)調互補性,在減少系統(tǒng)運行成本的同時降低風電棄風率,提高風電在電源結構中所占比例。 【關鍵詞】：風電消納 需求響應 可中斷負荷 分時電價 博弈論 經(jīng)濟調度
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：F426.61;TM73
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-22
• 1.1 研究背景和意義12-15
• 1.2 國內外研究動態(tài)15-19
• 1.2.1 可中斷負荷研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 峰谷分時電價研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 風電消納問題研究17-18
• 1.2.4 存在的問題18-19
• 1.3 本文主要工作19-22
• 2 需求響應原理及影響風電消納因素論述22-36
• 2.1 兩種主要的需求響應類型22-26
• 2.1.1 可中斷負荷的運營模式22-24
• 2.1.2 需求側分時電價24-26
• 2.2 不同用戶的需求響應分析26-30
• 2.2.1 居民用戶26-27
• 2.2.2 工業(yè)用戶27-29
• 2.2.3 商業(yè)用戶29-30
• 2.3 影響風電消納的主要因素30-35
• 2.3.1 系統(tǒng)調節(jié)能力31-32
• 2.3.2 電網(wǎng)輸電能力32-33
• 2.3.3 風電并網(wǎng)運行技能33-34
• 2.3.4 風電調度運行水平34-35
• 2.4 本章小結35-36
• 3 博弈論在可中斷負荷管理中的應用研究36-48
• 3.1 博弈的概念及動態(tài)博弈分析方法36-37
• 3.2 用戶與電力公司的討價還價模型37-42
• 3.2.1 用戶中斷成本的函數(shù)特性37-38
• 3.2.2 討價還價博弈38-40
• 3.2.3 實例分析40-42
• 3.3 基于價格博弈的可中斷負荷競價模型42-47
• 3.3.1 豪泰林(Hotelling)價格競爭模型42-43
• 3.3.2 豪泰林模型在可中斷負荷競價中的應用43-45
• 3.3.3 算例分析45-47
• 3.4 本章小結47-48
• 4 基于博弈論的需求側分時電價研究48-62
• 4.1 不完全信息動態(tài)博弈48-49
• 4.1.1 基本思路48-49
• 4.1.2 貝葉斯法則49
• 4.2 基于分時電價的不完全信息動態(tài)博弈49-55
• 4.2.1 用戶反應模型50-51
• 4.2.2 需求側分時電價的制定51-52
• 4.2.3 不完全信息市場中動態(tài)博弈模型52-55
• 4.3 算例分析55-61
• 4.4 本章小結61-62
• 5 計及需求響應資源的風電消納經(jīng)濟調度模型62-74
• 5.1 含風電場的電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度62-64
• 5.2 計及需求響應資源的風電消納經(jīng)濟調度模型64-67
• 5.2.1 目標函數(shù)64-66
• 5.2.2 約束條件66-67
• 5.3 算法求解67-72
• 5.3.1 加慣性權重的粒子群優(yōu)化算法67-70
• 5.3.2 經(jīng)濟調度模型的求解70-72
• 5.4 本章小結72-74
• 6 算例分析74-92
• 6.1 基本參數(shù)74-75
• 6.2 算例結果分析75-87
• 6.2.1 火電機組出力情況分析76-78
• 6.2.2 系統(tǒng)運行成本分析78-82
• 6.2.3 棄風情況分析82-86
• 6.2.4 綜合對比86-87
• 6.3 不同類型需求響應資源對風電消納的作用87-90
• 6.4 本章小結90-92
• 7 結論與展望92-96
• 7.1 結論92-93
• 7.2 展望93-96
• 參考文獻96-100
• 附錄A100-102
• 附錄B102-104
• 附錄C104-108
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果108-112
• 學位論文數(shù)據(jù)集112

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