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“电气化新疆”背景下的配电网主动需求响应技术及应用

胡鹏  
【摘要】:新疆地区分布着风电、光伏等大量可再生能源,带来了丰富的电力产出,也带来了对电网稳定运行的挑战,使得能源供大于求、弃风弃光等问题愈发突出。针对内、外部电力市场低迷,电力供需结构失衡,弃风、弃光问题持续恶化等突出问题,新疆自治区人民政府提出推行“电气化新疆”战略,旨在提升疆内电力市场消纳能力,促进新能源发展,化解电力供需矛盾。而随着电网智能化及需求侧管理技术的发展,主动需求响应在提升电网灵活性、应对新能源接入带来的不确定性等方面具有广阔的前景。本文基于新疆能源结构及消费情况的调研结果和电气化新疆发展前景,研究了配电网主动需求响应下的多种分布式资源优化调度及考虑需求响应的综合能源系统,从需求侧角度提高电网安全性、经济性和灵活性,从而为新能源消纳及未来新疆电网的安全稳定运行创造条件;继而从新疆电网实践的角度,研究了高比例风电并网的控制方式对电网稳定性的影响,以及分布式需求响应资源参与市场运行的博弈机制。主要创新点如下:(1)随着清洁能源的快速发展,高比例分布式能源渗透率的不断提高,线路过载和节点电压越限的配电网阻塞现象日益严重。针对以上阻塞问题,本文借助负荷侧管理手段,提出基于配电网节点电价的日前-实时两阶段阻塞管理模型。在日前阶段,负荷聚合商预测节点电价和分布式能源信息并上报给调度,调度在保证用户用电需求并满足网络约束条件的情况下制定配电网节点电价传递给各负荷聚合商,在实时阶段,负荷聚合商根据更新的分布式能源信息和配电网节点电价调整日前计划可能产生的偏差。本文针对IEEE33节点算例进行仿真验证,结果该模型能满足用户用电需求并有效抑制阻塞现象。(2)本文针对配售分离环境下的园区代理商提出了一种面向含高比例分布式能源的智能园区内综合能源楼宇群日前调度策略,并对园区运行框架进行了阐述。在满足用户舒适度与用能需求的基础上,考虑了变压器和线路容量约束,以最小化园区运行成本为目标,制定了分时电价下园区同电网的电能交互计划协调楼宇间的电能流动过程。通过园区内部能量共享实现电能的就近消纳,在获得经济效益的同时实现整体资源最优利用。园区代理商在考虑变压器容量限制条件下制定调度策略,据此调整用户用电计划及能量流向,从而避免园区与电网交互过程中出现变压器越限的问题。智能园区代理商管理智能楼宇群,在内部电能共享的基础上以整体的形式参与电网互动,对比智能楼宇个体单独与电网交易的成本要低得多。所以随着智能楼宇群规模的扩大,电能共享的经济效益将愈发凸显。(3)随着电气化新疆战略的推进,高比例风电接入给配电网的安全性带来了较大影响。本文针对含静止无功发生器的直驱风电并入配电网次产生的同步振荡问题,从阻抗特性的角度揭示其振荡机理,并分析了其影响因素。首先,建立上述并网系统的输出正负序阻抗模型,基于多端阻抗特性稳定判据揭示了静止无功发生器接入对系统次同步振荡的影响机理,分析解释了静止无功发生器不同控制方式对系统次同步振荡稳定性的影响。最后,基于灵敏度给出了影响次同步振荡的静止无功发生器主导控制参数,分析了控制参数变化对振荡稳定性影响的规律,针对上述分析辅以时域仿真验证,给主动配电网创造了安全的边界条件。(4)随着电气化新疆和电力市场改革的推进,本文从市场机制角度提出了供用电方的主从博弈模型,给出一种最优分解的电价策略。目的是减小用电的峰谷差,提高供电方的收入,减少用电方的支出。基于考虑用户满意度与电力波动成本建立了供电方收益目标函数和用电方收益目标函数。通过决策变量分到博弈双方的战略集。接着,先由弱势方跟随强势方以自身目标函数最优对自身策略空间进行优化,接下来强势方根据弱势方的跟随对策以自身目标函数最优为目标对自身策略空间进行优化,经过多轮博弈得到博弈均衡解。


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