考虑不确定性的需求响应建模及其在电力系统运行中的应用

【摘要】：随着新能源接入电网规模的日益增大以及智能电网的不断建设,对于需求侧响应的需求和灵活调度的条件也越来越迫切、成熟。需求响应作为一种需求侧资源,具有经济性、灵活性的特点,是实现智能电网灵活互动的重要手段；同时,需求响应特别是可中断负荷等,能够快速响应风功率变化、减少发电侧投资成本,在大规模风电等新能源并网的情况下,是一种较为理想的调峰备用手段。本文在前人关于需求响应参与系统备用容量提供的研究成果的基础上,梳理了可中断负荷参与备用服务的方式；针对已有研究的缺陷,扩充并提出了计及不确定性的需求响应模型,充分研究计及不确定性的可中断负荷在提供备用容量时的新特性,并提出一种可中断负荷参与备用容量提供的协调配置模型；考虑风电不确定性的影响,提出了风电参与下的可中断负荷与发电机组备用容量协调优化方法。首先,梳理了需求响应提供备用辅助服务的可行方式。介绍了备用市场的配置原则、购买方式和与可靠性之间的关系等,突出了需求响应参与备用市场的可能性,通过对国内外的实施经验和发展现状的介绍,阐述了可中断负荷参与系统备用服务的准入条件和规范。其次,结合前人的研究成果,针对基于电价和基于激励的需求响应,扩充了不确定性机理模型。首先,对目前的常见的需求响应建模方法进行了梳理和介绍,并结合需求响应不确定性,介绍了价格型需求响应不确定性机理模型,研究并提出了基于消费者心理学的可中断负荷的不确定性模型。再次,以可中断负荷为代表,研究了计及不确定性的可中断负荷参与系统备用提供。以失负荷概率为可靠性指标,以蒙特卡洛抽样方法计算失负荷概率,将可中断负荷建模为节点发电机组,充分考虑发电机组和线路故障以及负荷波动,通过潮流计算判定当前的可中断负荷配置与旋转机组备用容量是否满足可靠性需求,并采用粒子群算法求取针对系统单一时段的最优可中断负荷补偿和旋转机组备用容量,对考虑了不确定性带来的新特性进行了分析,综合考量了可中断负荷参与备用提供下的经济性和可靠性。然后,进一步考虑风电接入系统并考虑24小时内负荷、风电波动情况,研究了24小时内备用容量日前确定。根据风电功率预测的精度和误差分布函数,将误差分布函数离散化并将风电建模为具有多状态、多停运率的机组,综合考虑风电接入后的不确定性以及其他不确定因素,最终提出了考虑风电接入的可中断负荷参与备用容量提供的日前确定方法。最后,总结了本文的主要研究工作,梳理了本文研究内容获得的成果及其现实意义,对研究存在的不足之处及有待进一步完善的内容进行了说明,对该领域进一步的研究进行了展望。