本文關(guān)鍵詞： 風(fēng)電 輔助服務(wù) 成本分?jǐn)?靜態(tài)合作博弈 動態(tài)合作博弈　出處：《華北電力大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：全球氣候變化是全世界都面臨的重大挑戰(zhàn),其中人類活動所排放的C02數(shù)量急劇增加是最主要的原因,其對環(huán)境的影響也越來越重要。在世界C02排放總量中,中國已經(jīng)成為全世界C02排放量最多的國家,占了20%以上的比重,而且比重還有進(jìn)一步加大的趨勢。因此在未來全世界控制C02排放的努力中中國必將承擔(dān)越來越大的壓力和責(zé)任。其中電力行業(yè)C02排放占了中國排放總量的40%左右,是C02排放總量最多的行業(yè),因此電力行業(yè)C02強(qiáng)度下降對于中國2020年C02減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。 大規(guī)模發(fā)展可再生能源對電力行業(yè)C02減排具有積極作用,中國可再生能源也取得了超常規(guī)發(fā)展�？稍偕茉窗L(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等,目前中國具備大規(guī)模發(fā)展條件的主要是風(fēng)力發(fā)電,所以本論文主要研究風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。由于風(fēng)力發(fā)電具有波動性、不確定性以及不可調(diào)峰性等特征,在接入電網(wǎng)發(fā)電時需常規(guī)電源提供調(diào)峰和備用等輔助服務(wù),才‘可以滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求。隨著風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展,其對常規(guī)電源輔助服務(wù)的需求也將越來越大,常規(guī)電源是否可以提供足夠的輔助服務(wù)對于風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展也至關(guān)重要。原電監(jiān)會的統(tǒng)計顯示,2010年1-6月份,風(fēng)電棄風(fēng)導(dǎo)致?lián)p失電量27.76億千瓦時,占同期風(fēng)電上網(wǎng)電量的12.47%,其最主要的原因就在于電力系統(tǒng)能夠?yàn)轱L(fēng)電接入提供輔助服務(wù)的能力不足。因此,提高電力系統(tǒng)為風(fēng)電接入提供輔助服務(wù)的能力,對于風(fēng)電真正入網(wǎng)發(fā)電,具有非常重要的意義。 但是,提高電力系統(tǒng)輔助服務(wù)能力需要較大投入,單純依靠電力系統(tǒng)自身很難承擔(dān),同時風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)所帶來的電力系統(tǒng)輔助服務(wù)成本提高由電力系統(tǒng)承擔(dān)也有失公平,需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究風(fēng)電接入所帶來的輔助服務(wù)成本提高的分?jǐn)偤脱a(bǔ)償機(jī)制,激勵電力系統(tǒng)為風(fēng)電接入提供輔助服務(wù)。只有這樣,電力系統(tǒng)輔助服務(wù)能力才能真正提高,風(fēng)電發(fā)電入網(wǎng)也才能夠真正得到保障。 因此,為研究上述問題,本論文分以下內(nèi)容進(jìn)行分析。首先對風(fēng)電接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本進(jìn)行分析,得到風(fēng)電接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本的特性及其影響因素,然后利用靜態(tài)合作博弈方法分析輔助服務(wù)成本如何在風(fēng)電場之間進(jìn)行分?jǐn)?并對各種靜態(tài)合作博弈分析結(jié)果進(jìn)行對比討論,在靜態(tài)合作博弈分析基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究利用動態(tài)合作博弈方法分析輔助服務(wù)成本如何在風(fēng)電場之間動態(tài)分?jǐn)?最后在輔助服務(wù)成本分?jǐn)傡o態(tài)合作和動態(tài)合作博弈模型的基礎(chǔ)上,得到適合中國的風(fēng)電接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本分?jǐn)倷C(jī)制。 大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)主要影響的輔助服務(wù)有調(diào)峰、備用和無功。隨著風(fēng)電發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,尤其是雙饋感應(yīng)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出現(xiàn),其自身可以提供無功補(bǔ)償,對電力系統(tǒng)無功輔助服務(wù)的需求很小。因此風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)無功輔助服務(wù)的影響可以忽略。本論文將重點(diǎn)研究風(fēng)電接入對調(diào)峰和備用輔助服務(wù)的影響。風(fēng)電接入對輔助服務(wù)影響程度的分析主要采用“有無對比法”,即通過對比風(fēng)電是否接入電網(wǎng),兩者之間的差值即風(fēng)電接入所帶來的影響。風(fēng)電接入對不同的輔助服務(wù)影響的原因也不相同。調(diào)峰輔助服務(wù)主要是由于風(fēng)電出力波動性所帶來的,因此風(fēng)電接入導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)應(yīng)該采用無風(fēng)電接入負(fù)荷持續(xù)曲線與風(fēng)電接入凈負(fù)荷持續(xù)曲線(負(fù)荷與風(fēng)電綜合)所導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)的差值進(jìn)行計算。備用輔助服務(wù)主要是由于風(fēng)電出力預(yù)測偏差所帶來的,因此風(fēng)電接入導(dǎo)致的備用輔助服務(wù)應(yīng)該采用無風(fēng)電接入預(yù)測偏差與風(fēng)電接入綜合預(yù)測偏差所導(dǎo)致的備用輔助服務(wù)的差值進(jìn)行計算。 同時本論文進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)只要兩個風(fēng)電場出力的相關(guān)系數(shù)不為1,風(fēng)電場聯(lián)合接入電網(wǎng)導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本和備用輔助服務(wù)成本就比風(fēng)電場單獨(dú)接入電網(wǎng)導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本之和要小,即風(fēng)電聯(lián)合入網(wǎng)會對調(diào)峰輔助服務(wù)成本和備用輔助服務(wù)成本產(chǎn)生“平滑效應(yīng)”。因此需要進(jìn)一步分析風(fēng)電場聯(lián)合接入電網(wǎng)導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本如何在風(fēng)電場之間進(jìn)行分?jǐn)偂?本文進(jìn)一步構(gòu)建了風(fēng)電接入電網(wǎng)導(dǎo)致輔助服務(wù)成本分?jǐn)傡o態(tài)合作博弈模型和動態(tài)合作博弈模型。靜態(tài)合作博弈模型包括按照EANS方法分?jǐn)偰Ｐ?Shapley值方法分?jǐn)偰Ｐ?Owen值方法分?jǐn)偰Ｐ?核仁方法分?jǐn)偰Ｐ?動態(tài)合作博弈模型包括開環(huán)納什均衡動態(tài)合作分?jǐn)偰Ｐ�、反饋納什均衡動態(tài)合作分?jǐn)偰Ｐ鸵约皠討B(tài)Shapley值合作分?jǐn)偰Ｐ汀ＤＰ蛯Ρ确治鼋Y(jié)果表明,對于風(fēng)電接入導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本而言,在數(shù)據(jù)不充分的情況下,按照電量分?jǐn)偸且粋�比較可行的方案,在數(shù)據(jù)不斷完善的情況下,則可以逐漸的過渡到按照核仁方法或者Shapley值方法進(jìn)行分?jǐn)?而對于風(fēng)電接入導(dǎo)致的備用輔助服務(wù)成本而言,按照電量分?jǐn)倓t完全不可行,初期可以考慮按照各自引致比例進(jìn)行分?jǐn)?然后逐漸過渡到按照核仁方法或者Shapley值方法進(jìn)行分?jǐn)偂?目前的輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制采用發(fā)電廠按照上網(wǎng)電量(或者電費(fèi))的比例承擔(dān)輔助服務(wù)成本,這種機(jī)制用來補(bǔ)償風(fēng)電引發(fā)的輔助服務(wù)成本不是特別理想,如果風(fēng)電場也按照這種方式和火電廠一樣承擔(dān)輔助服務(wù)成本,則有失公平。因此輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制需要為適應(yīng)補(bǔ)償風(fēng)電輔助服務(wù)成本作進(jìn)一步改進(jìn)。 對于風(fēng)電接入導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本,需要事先知道非常詳細(xì)的負(fù)荷每分鐘波動狀況以及風(fēng)電每分鐘出力狀況以及風(fēng)電出力之間每分鐘的平滑效應(yīng),這就需要非常龐大的數(shù)據(jù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)積累,相應(yīng)需要付出的成本也比較高。所以要想確定風(fēng)電接入導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本在數(shù)據(jù)不完善的情況下很難確定出來,而且風(fēng)電出力波動主要是由風(fēng)能資源決定的,這一因素也主要是客觀原因,不是風(fēng)電場努力能夠改善的。因此風(fēng)電出力波動性所導(dǎo)致的調(diào)峰成本也不是風(fēng)電企業(yè)自身努力可以改善降低的。所以初期可以考慮風(fēng)電接入導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本不由風(fēng)電場承擔(dān),而是改由消費(fèi)者來承擔(dān)。在有了充分的數(shù)據(jù)積累和良好的數(shù)據(jù)監(jiān)測能力后再考慮由風(fēng)電場承擔(dān)各自所導(dǎo)致的調(diào)峰成本,初期可以考慮按照電量分?jǐn)?未來在逐漸過渡到更合理的按照核仁方法或者Shapley值方法進(jìn)行分?jǐn)偟姆绞健?對于風(fēng)電接入導(dǎo)致的備用輔助服務(wù)成本,其主要是由風(fēng)電場的不確定性所導(dǎo)致的,這一不確定性可以通過提高風(fēng)電預(yù)測水平進(jìn)行改善,所以備用成本由風(fēng)電場自身承擔(dān)和補(bǔ)償也可以激勵風(fēng)電場改進(jìn)自身出力的預(yù)測精度,這也可以降低風(fēng)電接入導(dǎo)致的備用輔助服務(wù)成本。備用成本補(bǔ)償和分?jǐn)偝跗诳梢钥紤]按照風(fēng)電場各自引致比例進(jìn)行分?jǐn)?然后逐漸過渡到按照核仁方法或者Shapley值方法進(jìn)行分?jǐn)偂?由于改革難度不同,因此本論文建議先易后難,實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場對其導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本進(jìn)行補(bǔ)償和分?jǐn)�。第一階段可以考慮在不改變現(xiàn)有輔助服務(wù)考核和補(bǔ)償辦法的情況下增加對風(fēng)電預(yù)測精度進(jìn)行考核的內(nèi)容,基于風(fēng)電出力預(yù)測精度考核結(jié)果由風(fēng)電場對風(fēng)電導(dǎo)致的備用輔助服務(wù)成本進(jìn)行補(bǔ)償,風(fēng)電導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本則通過上調(diào)火電標(biāo)桿上網(wǎng)電價,進(jìn)而通過銷售電價進(jìn)行補(bǔ)償。第二階段則可以考慮改變目前輔助服務(wù)考核和補(bǔ)償辦法的資金來源,打破成本補(bǔ)償資金在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的狀況,改為由電網(wǎng)公司承擔(dān)考核后成本補(bǔ)償資金的不足部分,并計入購電成本通過銷售電價進(jìn)行補(bǔ)償,而不再間接通過上調(diào)上網(wǎng)電價來補(bǔ)償輔助服務(wù)成本,同時風(fēng)電承擔(dān)自身引發(fā)的備用成本。由于通過輔助服務(wù)考核方式確定的輔助服務(wù)成本可能不太經(jīng)濟(jì),沒有達(dá)到成本最低的狀況,第三階段可以考慮建立電力現(xiàn)貨市場,通過發(fā)電企業(yè)報價方式確定調(diào)峰輔助服務(wù)成本,在明確風(fēng)電接入導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)成本狀況的基礎(chǔ)上,由風(fēng)電按照其電量進(jìn)行補(bǔ)償和分?jǐn)?同時建立電力備用輔助服務(wù)市場,通過發(fā)電企業(yè)報價方式確定備用輔助服務(wù)成本,消費(fèi)者和風(fēng)電進(jìn)行分別對其引發(fā)的備用成本進(jìn)行補(bǔ)償。 當(dāng)然對于風(fēng)電接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本如何進(jìn)行補(bǔ)償和分?jǐn)傔�有很多值得深入研究的內(nèi)容,包括：1、風(fēng)電導(dǎo)致的無功等其他輔助服務(wù)成本及如何補(bǔ)償；2、輔助服務(wù)提供如何在不同技術(shù)之間進(jìn)行優(yōu)化；3、省間甚至是區(qū)域間如何對風(fēng)電接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本進(jìn)行補(bǔ)償；4、在考慮風(fēng)電正外部性的情況下如何分?jǐn)傦L(fēng)電接入導(dǎo)致的輔助服務(wù)成本；5、電網(wǎng)公司如何參與輔助服務(wù)成本補(bǔ)償；6、在電力市場交易機(jī)制設(shè)計時如何避免市場力的影響；7、如何設(shè)計合理的輔助服務(wù)交易機(jī)制讓風(fēng)電場以合適的角色參與。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：F406.72;F426.61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1496036