【摘要】：近年來,隨著可再生能源發(fā)電的大量并網(wǎng),我國電力系統(tǒng)的運(yùn)營模式正面臨著根本性的改變。可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性問題使得電力系統(tǒng)的供應(yīng)側(cè)不再是絕對(duì)的穩(wěn)定可控,電力系統(tǒng)供需“雙側(cè)隨機(jī)問題”日益凸顯:一方面,大規(guī)�？稍偕茉窗l(fā)電并網(wǎng)的情況下,可再生能源發(fā)電出力隨環(huán)境因素變化明顯且難以預(yù)測,在供應(yīng)側(cè)難以形成穩(wěn)定、可預(yù)測的發(fā)電出力曲線,從而造成供應(yīng)側(cè)隨機(jī)問題;另一方面,雖然近年來實(shí)施了多項(xiàng)需求側(cè)管理、需求側(cè)響應(yīng)的試點(diǎn)項(xiàng)目,但仍然未能從根本上改變用戶的用電隨機(jī)特性,需求側(cè)隨機(jī)問題仍然存在。因此,傳統(tǒng)的依靠增加供應(yīng)側(cè)資源來滿足用戶用電需求的發(fā)展模式已經(jīng)難以為繼,如何解決雙側(cè)隨機(jī)問題、探索新的規(guī)劃和運(yùn)營模式已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)電力行業(yè)亟待研究的問題。針對(duì)上述問題,本文提出一種新的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化的電力系統(tǒng)運(yùn)營模式,即一方面通過電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能四個(gè)方面的協(xié)調(diào)配合,在供應(yīng)側(cè)通過包括可再生能源發(fā)電、調(diào)峰電源等多類型電源的優(yōu)化組合,形成相對(duì)可控的發(fā)電出力;另一方面,通過需求側(cè)管理、需求側(cè)響應(yīng)措施,配合儲(chǔ)能設(shè)備的有序充放電,引導(dǎo)用戶用電負(fù)荷主動(dòng)追蹤發(fā)電側(cè)出力。通過上述雙側(cè)協(xié)調(diào)優(yōu)化過程,解決目前面臨的“雙側(cè)隨機(jī)”問題。上述運(yùn)營模式包括規(guī)劃、調(diào)度運(yùn)行、綜合決策等多個(gè)環(huán)節(jié),本文是針對(duì)其中的規(guī)劃環(huán)節(jié)開展研究,目的是在系統(tǒng)規(guī)劃階段就充分考慮“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”四個(gè)部分的協(xié)調(diào)配合,為系統(tǒng)規(guī)劃決策提供決策依據(jù)和參考。第一,電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化規(guī)劃理論研究。首先根據(jù)傳統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化的理論與方法,研究“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化的基本內(nèi)涵與基本架構(gòu),設(shè)計(jì)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)營模式并給出其運(yùn)營流程,最后提出實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化的關(guān)鍵支撐技術(shù)及國內(nèi)外典型實(shí)踐工程。第二,研究微網(wǎng)系統(tǒng)魯棒優(yōu)化規(guī)劃模型。從系統(tǒng)微觀層面的微網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃入手,研究能夠應(yīng)對(duì)雙側(cè)隨機(jī)問題的微網(wǎng)魯棒優(yōu)化規(guī)劃模型。首先分析分布式可再生能源發(fā)電的實(shí)際出力與預(yù)測出力的差值并以此為據(jù)給出系統(tǒng)魯棒優(yōu)化約束條件,其次構(gòu)建包含該魯棒優(yōu)化約束條件的微網(wǎng)系統(tǒng)魯棒優(yōu)化規(guī)劃模型,最后設(shè)計(jì)相應(yīng)的NSGA-Ⅱ算法并進(jìn)行實(shí)證研究。第三,研究計(jì)及需求側(cè)響應(yīng)的電力系統(tǒng)魯棒優(yōu)化規(guī)劃模型。開展宏觀電力系統(tǒng)單側(cè)優(yōu)化規(guī)劃研究,先從系統(tǒng)需求側(cè)入手,根據(jù)一般經(jīng)濟(jì)學(xué)理論,利用彈性來刻畫需求側(cè)響應(yīng)措施影響下用戶負(fù)荷變化的不確定性并設(shè)計(jì)相應(yīng)的魯棒優(yōu)化約束條件。構(gòu)建考慮規(guī)劃成本、運(yùn)行成本、污染排放的多目標(biāo)系統(tǒng)魯棒優(yōu)化規(guī)劃模型,設(shè)計(jì)引入精英策略的NSGA-Ⅱ算法求解該模型并進(jìn)行實(shí)證研究,驗(yàn)證在需求側(cè)響應(yīng)彈性取值范圍未知的情況下,也即用戶受需求側(cè)響應(yīng)措施影響,負(fù)荷變化量不確定的情況下,該魯棒優(yōu)化模型能夠求解得到應(yīng)對(duì)該不確定性的系統(tǒng)規(guī)劃方案,并實(shí)現(xiàn)規(guī)劃成本、運(yùn)行成本及污染排放最小。第四,研究電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”供需雙側(cè)協(xié)調(diào)優(yōu)化規(guī)劃模型。構(gòu)建考慮概率分布的多類型電源發(fā)電出力模型,設(shè)計(jì)直接負(fù)荷控制策略與動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)調(diào)整策略,將系統(tǒng)規(guī)劃成本作為模型的約束條件之一,構(gòu)建以系統(tǒng)運(yùn)行成本最小化、污染排放最小化為目標(biāo)函數(shù)的電力系統(tǒng)規(guī)劃模型,運(yùn)用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)加權(quán)粒子群優(yōu)化算法求解并進(jìn)行實(shí)證分析,論證該模型能夠在考慮規(guī)劃成本約束的條件下、在運(yùn)行成本和污染排放最小的情況下有效實(shí)現(xiàn)供需雙側(cè)協(xié)調(diào)匹配。第五,研究基于蒙特卡羅方法的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案模擬仿真方法。研究多元線性蒙特卡羅模擬仿真方法,將風(fēng)電出力、光伏發(fā)電出力、系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行線性化分割及抽樣,將規(guī)劃成本、運(yùn)行成本、污染排放最小化作為目標(biāo)函數(shù),整合前文的系統(tǒng)規(guī)劃模型并進(jìn)行模擬仿真研究。通過實(shí)證分析論證多元線性蒙特卡羅模擬方法的優(yōu)越性,求解得到若干系統(tǒng)規(guī)劃方案的關(guān)鍵指標(biāo),為規(guī)劃方案決策提供依據(jù)。第六,研究基于改進(jìn)DEA模型的電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”規(guī)劃方案評(píng)價(jià)模型,并提出促進(jìn)電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”規(guī)劃模式落地實(shí)施的政策機(jī)制。依據(jù)前文電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化的基本理論、規(guī)劃方法、模擬仿真方法,從電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能四個(gè)方面給出系統(tǒng)規(guī)劃方案的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,構(gòu)建相應(yīng)的改進(jìn)DEA模型并進(jìn)行實(shí)證分析、敏感性分析,依據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果設(shè)計(jì)規(guī)劃機(jī)制及政策機(jī)制,為“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化規(guī)劃相關(guān)方法、模型的實(shí)踐應(yīng)用提供政策保障。
【圖文】：

；求側(cè)管理技術(shù)，降低可再生能源發(fā)電逆負(fù)荷特性對(duì)電力系響［５７］。逡逑調(diào)逡逑協(xié)調(diào)”要求電網(wǎng)擴(kuò)大接納多樣化電源的能力與水平，利用智術(shù)、信息技術(shù)，以“源－源”互補(bǔ)思維為指導(dǎo)，發(fā)揮不同電同組合方式之間的互補(bǔ)協(xié)調(diào)性，將分散式與集中式兩個(gè)層面化組合，同時(shí)充分調(diào)動(dòng)需求側(cè)資源的可調(diào)度潛力，在保證基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電接納能力最大化［５８］。逡逑儲(chǔ)互動(dòng)逡逑儲(chǔ)互動(dòng)”是將儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車以及具備電能供需一體化特征資源視為廣義的需求側(cè)資源，通過智能用電、用電診斷等序充放電，引導(dǎo)需求側(cè)用電負(fù)荷主動(dòng)追蹤可再生能源發(fā)電出在時(shí)間與空間上的匹配度［５９］。逡逑三方面內(nèi)容，，可以得到電力系統(tǒng)區(qū)域范圍內(nèi)的分散式“源－架構(gòu)如圖２－２所示。逡逑供應(yīng)側(cè)優(yōu)化協(xié)調(diào)逡逑

電力系統(tǒng)“源－網(wǎng)－荷－儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化基本架構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部分：逡逑（１）供應(yīng)側(cè)逡逑該基本架構(gòu)的供應(yīng)側(cè)主要包括分散式與集中式兩類資源，分散式資源包括分布逡逑式可再生能源發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備以及廣義化的需求側(cè)資源等。而集中式資源主要包括逡逑火電、水電、核電等傳統(tǒng)常規(guī)發(fā)電資源以及大型風(fēng)電基地、光伏發(fā)電基地等可再生逡逑能源。逡逑（２）電網(wǎng)側(cè)逡逑電網(wǎng)側(cè)主要指多元化的智能輸送網(wǎng)絡(luò)，在區(qū)域范圍內(nèi)的典型輸送網(wǎng)絡(luò)為微網(wǎng)、逡逑配電網(wǎng)，在廣域以及跨區(qū)域范圍內(nèi)為高壓輸電線路、特高壓等，同時(shí)還包括部分供逡逑熱網(wǎng)絡(luò)。逡逑（３）用戶側(cè)逡逑用戶側(cè)主要指系統(tǒng)各用電單元，根據(jù)負(fù)荷高低、用戶響應(yīng)特性的不同可分為不逡逑同層級(jí)，單一用電器可視為節(jié)點(diǎn)型用電單元（如用戶的洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等），多逡逑個(gè)用電器之間的相互組合可視為聚合型用電單元（如大型商場的全部空調(diào)、照明設(shè)備逡逑等）。逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM715;F426.61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656333