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《长沙理工大学》 2015年
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面向需求响应的可控负荷菜单定价方法研究

张俊  
【摘要】:近年来,随着智能电网技术的不断发展,智能电网与终端用户的双向互动已成为智能电网的重要特征,需求侧用户中拥有快速响应能力的可控负荷已经突显出较大的资源配置效益和节能减排潜力。需求响应作为需求侧管理的重要手段之一,利用价格信号促使需求侧可控负荷资源有效的参与到系统的运营与管理,通过电价的激励作用,调动用户需求响应的积极性,优化配置能源资源。然而,智能电网技术的发展和需求响应的市场运营给电价决策带来了新的挑战,它需要遵循智能电网的技术特征,又必须促进用户主动参与,发挥终端用户资源配置和节能减排潜力,实现能源、环境、经济的协调发展。因此,针对需求侧大量的可控负荷资源,设计合理、有效的需求侧电价机制具有重要的理论意义和应用价值。论文首先基于地域分散、数量庞大的可控负荷参与市场交易时的报价信息,提出了以系统供电成本最小为目标的用户类型离散的可控负荷菜单定价方法。该方法以可控负荷参与市场交易报价作为聚类特征,实现了可控负荷需求响应类型的聚类划分。考虑在实际电力运营中用户选择行为的不确定性,建立用户对菜单电价选择的贝叶斯离散概率分布,并以可控负荷功率调整量和补偿电价为菜单选项,设计出有效反映不同类型可控负荷对价格响应差异性的菜单电价组合。通过激励相容约束,引导用户上报真实类型信息,参与约束引导用户自愿参与需求响应,由此获得促进用户需求响应、合理利润回报的菜单定价方法。通过IEEE-30节点系统算例仿真,将用户划分为5种不同的类型,设计出适用于5种用户类型的菜单电价,并通过菜单电价和固定电价下系统供电成本和用户总负荷裁减量的对比分析,表明所提出的菜单定价能够节约系统供电成本,有效促使用户主动参与需求响应并削减更多的负荷。同时,模型考虑了最大化利用间歇式可再生能源下的供电成本最小决策问题,表明该菜单定价方法在一定程度上促进了可再生能源的利用,为可再生能源接入后的电价设计和需求侧管理提供理论参考。进一步,为了刻画用户在多种电价下的偏好选择行为及消费心理,引入消费者偏好的离散选择理论。考虑用户的不同消费偏好特征,建立用户对菜单电价离散选择的多项式罗吉特模型(Multinomial logit model,MNL),并确定了用户对菜单电价选择的效用函数。然后,借助极大似然估计法(Maximum Likelihood Estimate,MLE)对用户菜单电价选择的效用函数的参数进行估计,计算了用户对各种菜单电价的选择概率,并构建了考虑离散选择的可控负荷菜单定价模型。最后,以IEEE-30节点系统为例,定量计算了影响用户选择因素的敏感度,分析了有无离散选择对菜单定价的影响。算例分析表明,考虑离散选择的菜单定价,更加贴近用户对电价的真实选择行为刻画,能够有效的反映用户对不同电价的选择偏好,从而使菜单电价更好的满足用户的消费偏好,促进用户积极参与,对用户不同消费行为下的电价机制研究具有一定的参考价值。
【关键词】:需求响应 报价 聚类分析 贝叶斯决策 激励相容 菜单定价 离散选择 多项式罗吉特模型
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:F426.61
【目录】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-10
  • 第一章 绪论10-17
  • 1.1 课题研究背景及意义10-12
  • 1.2 研究现状12-14
  • 1.3 论文的主要工作14-17
  • 第二章 可控负荷需求响应的市场结构和菜单定价方法17-26
  • 2.1 引言17
  • 2.2 可控负荷需求响应模型17-20
  • 2.3 可控负荷需求响应的菜单定价方法20-25
  • 2.4 小结25-26
  • 第三章 基于报价信息的可控负荷菜单定价模型26-43
  • 3.1 引言26
  • 3.2 基于需求侧报价信息的用户类型聚类划分26-28
  • 3.3 基于贝叶斯推断的用户选择概率估计28-31
  • 3.4 基于报价信息的可控负荷需求响应菜单定价模型31-34
  • 3.5 算例分析34-41
  • 3.6 小结41-43
  • 第四章 考虑离散选择的可控负荷菜单定价模型43-53
  • 4.1 引言43
  • 4.2 基于离散选择的需求响应菜单电价选择模型43-46
  • 4.3 考虑离散选择的可控负荷需求响应菜单定价模型46
  • 4.4 算例分析46-51
  • 4.5 小结51-53
  • 结论与展望53-55
  • 参考文献55-60
  • 致谢60-61
  • 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文及专利目录61-62
  • 附录B 攻读硕士学位期间参加的相关项目62

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