我國自20世紀80年代末開始,電力行業(yè)開始實行改革,打破壟斷,逐步引入競爭機制,先后建立了單一購電模式為主的區(qū)域電力市場試點,大用戶直購電試點,這些都為我國不斷推進建立需求側(cè)響應(yīng)的電力市場積累了經(jīng)驗。電力市場也將逐漸向動態(tài)實時電價過渡,這一過程伴隨著低成本的突破,電力系統(tǒng)的整體效益將大大提高。本文將在考慮電力市場供需匹配以及源荷兩側(cè)綜合效益最大化的前提下研究需求側(cè)響應(yīng)問題。在分析電力用戶響應(yīng)潛力的基礎(chǔ)上進行多目標優(yōu)化篩選;深入分析需求側(cè)資源對用電負荷的影響,構(gòu)建計及需求側(cè)響應(yīng)的負荷預(yù)測模型;以系統(tǒng)效益最大化為目標,構(gòu)建雙側(cè)效益優(yōu)化模型;對需求側(cè)項目的參與主體進行關(guān)系分析,結(jié)合價格響應(yīng)和激勵響應(yīng)之間的互補關(guān)系提出兩階段優(yōu)化調(diào)度策略。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)厘清電力市場交易機制和供需匹配問題,為文章研究奠定理論基礎(chǔ)。從供需匹配角度分析雙邊交易市場和單邊交易市場運行方式。對比分析兩者交易模式及均衡機制。重點分析價格型需求側(cè)響應(yīng)和激勵型需求側(cè)響應(yīng)及兩者間的關(guān)系。并在以上分析基礎(chǔ)上,探討計及需求側(cè)響應(yīng)資源的電力市場供需平衡問題,主要包括需求彈性分析、需求側(cè)響應(yīng)資源影響下的電力市場供求分析及供求均衡點確定原理。(2)應(yīng)用改進的用電特征數(shù)據(jù)檢測算法,通過引入信息熵原則中的最小距離法得到用戶特征數(shù)據(jù)集合簇,將提取的用電特征數(shù)據(jù)通過Kohonen網(wǎng)進行修正,完成用電特征數(shù)據(jù)檢測;通過改進的k-means算法對用戶綜合用電信息進行聚類分析;以只考慮需求響應(yīng)總報價、只考慮最高綜合價格敏感度以及綜合考慮需求響應(yīng)總報價和價格敏感度為優(yōu)化目標,篩選項目潛力用戶。結(jié)果表明,通過引入信息熵原則使獲取的數(shù)據(jù)參數(shù)具有較好性能,解決了因傳統(tǒng)CURE算法決策收縮因子?及聚類參數(shù)的選擇不當所引起的不確定性問題,而且隨著數(shù)據(jù)點增加時,計算時間低于CURE算法;使用Kohoenn網(wǎng)對特征量進行修正,有效地獲取了輸入差錯數(shù)據(jù)的原本特點,令檢測數(shù)據(jù)完整表現(xiàn)出源數(shù)據(jù)簇特點屬性和規(guī)整矩陣狀態(tài);檢測過程中,當檢測目標分割為10個簇,首次聚類數(shù)為5,規(guī)整特征點數(shù)為50時,得到了理想檢測結(jié)果。在具有真實準確用電特征量的基礎(chǔ)上,完成用電行為聚類分析和潛力用戶篩選,篩選結(jié)果符合實際情況。(3)在預(yù)測性能較高的GNN-W-GA模型基礎(chǔ)上,充分考慮能效類資源、負荷類資源對負荷形態(tài)的影響以及區(qū)域內(nèi)電力用戶響應(yīng)潛力,按照各自影響機制和先后順序?qū)ω摵尚螒B(tài)影響作用進行量化,將原始負荷部分和響應(yīng)負荷部分進行疊加,提出一種“細分負荷響應(yīng)資源,疊加傳統(tǒng)負荷預(yù)測”的負荷預(yù)測方法,進一步提高預(yù)測精度。而且該方法可以有效地應(yīng)用于實時電價響應(yīng)下的負荷預(yù)測問題,通過遺傳算法求解價格彈性矩陣,應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析、因子匹配系數(shù)等方法選取歷史相似日。在模擬分析中發(fā)現(xiàn),預(yù)測日與相似日的相關(guān)性、尋優(yōu)解空間的界定以及相似日天數(shù)的選取對預(yù)測精度有較大影響。高相關(guān)性的相似日、與解向量維數(shù)相等的非線性相似日天數(shù)均能提高負荷預(yù)測精度。以上為需求側(cè)逐漸參與到電網(wǎng)運營中的電力負荷預(yù)測提供了新思路。(4)以電力公司成本和效益為例,闡述需求側(cè)響應(yīng)成本及效益各個指標計算方法,說明成本——效益分析基本過程,并對某地區(qū)實施需求側(cè)響應(yīng)項目的可行性進行論證;選取“基于價格”分時電價和“基于激勵”緊急需求響應(yīng)兩項需求側(cè)響應(yīng)措施,按照用戶效益最大化原則構(gòu)建負荷響應(yīng)模型,探究電力需求變動方式及電力用戶最佳電量消費形式。通過實例探究分時電價變化、彈性矩陣變化、激勵補貼變化對負荷的影響。分析得出,在電力市場用電高峰期引入有效需求側(cè)響應(yīng),可以使消費者根據(jù)市場價格信號調(diào)整自身用電方式,由于需求側(cè)響應(yīng)可以在峰荷時段削減用電量,所以在市場中產(chǎn)生了一定程度的穩(wěn)定效益;通過對需求側(cè)響應(yīng)短期效益分析可知,引入需求側(cè)響應(yīng)所產(chǎn)生的短期收益與其導(dǎo)致的價格上漲幅度的減少量甚至是否有所減少沒有關(guān)系;通過中長期效益分析可知,有效的需求側(cè)響應(yīng)可以減少批發(fā)市場的電價波動頻率和幅度,實現(xiàn)零售市場和批發(fā)市場之間聯(lián)動,對系統(tǒng)在整個供電周期中的可靠運行起積極作用。(5)通過源荷兩側(cè)效益優(yōu)化使電力系統(tǒng)綜合效益達到最大。在充分論證供應(yīng)側(cè)效益、需求側(cè)效益以及系統(tǒng)運行約束的前提下,構(gòu)建雙側(cè)效益優(yōu)化模型。根據(jù)模型特點及實際意義采用改進粒子群算法對模型求解。結(jié)果表明,改進粒子群算法在處理系統(tǒng)波動失衡約束時可以達到較好運算效果,不但功率失衡量有效降低,而且收斂速度明顯提高。算例分析得出:利用提出的效益優(yōu)化模型,在滿足用電需求和系統(tǒng)運行目標前提下,系統(tǒng)效益明顯提高;當用戶效益降低時,系統(tǒng)效益隨之降低,但供電收入沒有明顯變化,說明在本模型效益優(yōu)化中,為了保證系統(tǒng)效益最大化,在需求側(cè)用電效益降低的情況下,通過負荷響應(yīng),使用戶用電量處于平穩(wěn)狀態(tài);當用戶效益升高時,系統(tǒng)效益和供電收入也隨之增加,說明本模型的重點在于調(diào)整需求側(cè)響應(yīng)負荷,以此提高需求側(cè)用電效率,使需求側(cè)響應(yīng)項目達到預(yù)期目標;大用戶用電效益變化會對系統(tǒng)效益產(chǎn)生較大影響,小用戶反之;補貼額度設(shè)置在合理區(qū)間內(nèi),不但可以減少補貼浪費,也可以在一定程度上避免通過惡意減少用電量而利用補貼額進行套利的不良行為發(fā)生。(6)通過兩階段協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度實現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)下的系統(tǒng)綜合效益最大化,解決源荷兩側(cè)供用電優(yōu)化問題,采用灰狼優(yōu)化算法進行尋優(yōu)計算。第一階段為DRP優(yōu)先響應(yīng)調(diào)度,這一階段主要用以減少電費支出;第二階段為DRA調(diào)度,目的在于提高系統(tǒng)運行性能,如降低系統(tǒng)損耗、減少電壓標準偏差、提高負荷因子,使負荷曲線變得平滑。同時DRP根據(jù)用戶特點制定不同激勵補償策略,使用戶積極參與需求側(cè)響應(yīng),為達到系統(tǒng)效益最大化作出貢獻。算例分析得出:執(zhí)行第一階段調(diào)度后,電費支出相比沒有進行響應(yīng)調(diào)度情況明顯降低,有效達到優(yōu)化目標,具有一定的經(jīng)濟效益和削峰填谷作用;在調(diào)度第二階段,DRA根據(jù)不同激勵補償策略分配不同比例DRP響應(yīng)負荷,通過改善負荷因子、利用激勵補償進一步減少系統(tǒng)損耗、降低電壓標準偏差;當DRP將最高響應(yīng)比例按優(yōu)先排序原則分配給在第一階段調(diào)度中不希望改變負荷計劃的注冊用戶時(情形三),系統(tǒng)效益最高;當設(shè)置權(quán)重k_1(28)0.,5k_2(28)5.0時,系統(tǒng)運行指標最優(yōu);當權(quán)重設(shè)置k_1(28)03.,k_2(28).07時,電力成本最低;在不同的負荷響應(yīng)水平下,情形三的負荷曲線隨著響應(yīng)水平的提高而逐漸平滑,情形二(DRP分配較高的負荷響應(yīng)比例給某一激勵補償策略)的負荷曲線在響應(yīng)水平為20%-30%時,達到較好形態(tài),但隨著響應(yīng)水平提升,峰谷差逐漸拉大,同樣,系統(tǒng)損耗、電壓標準偏差、電費支出也遵循相同規(guī)律,原因在于:基于實時價格的DRP調(diào)度可能在非高峰期間產(chǎn)生強勁或微弱峰值反彈,峰值反彈增加了系統(tǒng)壓力,從而增加了系統(tǒng)損耗和電壓偏差。
【學位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM73
【部分圖文】：

沈陽農(nóng)業(yè)大學博士學位論文暖到戶電價（0.3298 元/KVh）。時電價政策引導(dǎo)，合理安排蓄熱電鍋爐起始運行時間，對需求側(cè)用電以達到控制最大負荷幅值及其出現(xiàn)時間，高效利用電網(wǎng)資源的目的，益和社會效益。延長低谷時段周期后，變電站主變二次電流變化趨于步縮小，負荷側(cè)響應(yīng)產(chǎn)生明顯效果。如圖 1-1 所示。

圖 2-2 雙邊交易模式示意圖Fig2-2 The model of bilateral electricity trade力市場交易模式對比分析邊交易”與“雙邊交易”是用市場機制優(yōu)化電力資源優(yōu)化配置的兩種主不同的特征，對比分析如表 2-1 所示：表 2-1 兩種交易模式對比Table2-1 The comparison of two trading modes單邊交易 雙邊交易質(zhì)強制:供方和需方都只能同市場運行者交易，其交易關(guān)系是強制的、單邊的。自愿:供方和需方均可自主選擇，其交易關(guān)系是自的、雙邊的。架單一現(xiàn)貨市場。所謂同時存在的中長期交易，是“差價和約”一類的金融交易，為市場成員規(guī)避風險之用，與電力系統(tǒng)的供需平衡無關(guān)。場外雙邊合同+自愿參加的日前市場和日內(nèi)市場+（實時）平衡市場，允許場外的實物交易成賣方?jīng)Q定：供、需雙方都是參與批發(fā)市場競價，無論是

圖 2-4“自愿庫”價格形成機理Fig2-4 The price formation mechanism of voluntary power pool需求側(cè)響應(yīng)分類需求側(cè)響應(yīng)概念是由美國能源部在 2006 年提出：需求側(cè)響應(yīng)是指處在競爭環(huán)市場，由于高電價的出現(xiàn)以及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到威脅時，市場組織者利用或經(jīng)濟措施促使電力用戶用電行為的轉(zhuǎn)變。而且按照電力用戶作為需求側(cè)響應(yīng)同，將需求側(cè)響應(yīng)劃分為激勵型需求側(cè)響應(yīng)和價格型需求側(cè)響應(yīng)。1 基于激勵的需求側(cè)響應(yīng)基于激勵的需求側(cè)響應(yīng)是指激勵電力用戶制定合理的用電計劃而實行的確定性激勵政策，促使電力用戶可以在出現(xiàn)高電價以及當電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到威有效的需求響應(yīng)方式，從而達到削減負荷的目的。這種響應(yīng)方式是系統(tǒng)運營商戶的強制中斷供電行為，以確保系統(tǒng)運行的可靠性，主要包括直接負荷控制（ Control，DLC）、緊急需求側(cè)響應(yīng)（Emergency Demand Response，EDR）
【參考文獻】

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1 湯奕;魯針針;伏祥運;;居民主動負荷促進分布式電源消納的需求響應(yīng)策略[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年24期

2 趙樹青;楊秀;張美霞;;計及需求響應(yīng)的含風電電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型[J];電器與能效管理技術(shù);2015年23期

3 李威;李庚銀;葛磊蛟;屈博;;基于需求響應(yīng)的負荷特性建模和優(yōu)化控制方法研究[J];電氣應(yīng)用;2015年21期

4 趙波;包侃侃;徐志成;張有兵;;考慮需求側(cè)響應(yīng)的光儲并網(wǎng)型微電網(wǎng)優(yōu)化配置[J];中國電機工程學報;2015年21期

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6 王蓓蓓;李義榮;李揚;竇迅;;考慮響應(yīng)不確定性的可中斷負荷參與系統(tǒng)備用配置的協(xié)調(diào)優(yōu)化[J];電力自動化設(shè)備;2015年11期

7 馬永武;黃明山;李如意;趙國生;;用戶需求響應(yīng)活動特性的精細化研究[J];電氣應(yīng)用;2015年20期

8 孔祥玉;楊群;穆云飛;陸寧;徐弢;;分時電價環(huán)境下用戶負荷需求響應(yīng)分析方法[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2015年10期

9 閆華光;陳宋宋;杜重陽;李彬;;智能電網(wǎng)電力需求響應(yīng)標準體系研究與設(shè)計[J];電網(wǎng)技術(shù);2015年10期

10 李童佳;張晶;祁兵;;居民用戶需求響應(yīng)業(yè)務(wù)模型研究[J];電網(wǎng)技術(shù);2015年10期

本文編號：2845371