负荷侧灵活性调节资源拍卖策略研究

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随着可再生能源(Renewable Energy Sources,RES)并网发电渗透率的不断提高,电力系统的不确定性问题日渐突出,对电力系统灵活性提出了更高的要求。为跟随电力系统各时段灵活性需求并提高对可再生能源的消纳能力,需要优化统筹各类型灵活性调节资源,并深入挖掘负荷侧灵活性调节资源的响应潜力,同时建立完善的信息通信环境作为支撑。本文以电力系统负荷侧灵活性调节资源响应为主题,围绕源-荷侧灵活性调节资源优化统筹、负荷侧灵活性调节资源拍卖策略设计和支撑负荷侧拍卖策略的信息通信结构设计展开研究,主要工作与研究成果如下:(1)源-荷侧灵活性调节资源优化统筹方法。通过日前预测和日内更新估计计划日内各时段灵活性需求总量并判断其上、下行方向;通过灵活性调节容量、灵活性调节速率和灵活性调节效益三个评价指标综合评估源侧、荷侧灵活性调节资源在技术维度的调节性能和在经济维度的调节效益;根据加权计算得到的综合价值以实现社会效益最大化为目标将各时段灵活性需求总量在源侧、荷侧进行最优分配;在IEEE 39节点系统中进行算例仿真,仿真结果表明,提出的方法能够有效统筹源-荷侧灵活性调节资源以满足各时段灵活性需求总量并符合方向判断结果,且最优分配结果可使参与各方均获得理想收益。(2)负荷侧灵活性调节资源拍卖策略。灵活性需求最优分配结果规定了荷侧各时段目标响应量,各负荷聚合商需要调用或激励所辖电力用户进行响应。对各类型电力用户在不参与需求响应即正常用电和参与需求响应即履约用电两种情况下的用电特性和响应特性进行分析,为拍卖策略设计提供理论支撑;基于拍卖理论设计拍卖策略、拍卖算法和奖惩机制,从日前准备、日内实施和日后评价三个阶段利用常规分配和替补分配两个过程深入挖掘各电力用户的响应潜力,为正常履约用户提供奖励并对失约用户进行惩罚;在IEEE 39节点系统和IEEE 14节点系统中进行联合算例仿真,仿真结果表明,提出的策略能够有效调动各电力用户响应积极性,提高其参与意愿,并对其实际履约行为进行约束。(3)支撑负荷侧拍卖策略的信息通信结构。优化统筹和拍卖策略执行过程中数据、信号或指令的双向传输需要完善的信息通信环境作为支撑。定义并划分各信息交互主体并对其彼此间的信息交互需求进行分析,确定了信息通信结构设计需满足的基本要求;从基本组成部分、信道工作方式和通信方式选择等方面进行信息通信结构的具体设计;在PST中建立IEEE 39节点系统作为输电层级,在NS-3中建立IEEE 14节点系统并连接10个用户子节点作为配电层级,通过HELICS中间平台进行两者的联合算例仿真,仿真结果表明,设计的信息通信结构能够为拍卖策略提供良好的信息通信支撑,且实际信息通信环境中可能存在的时延、丢包和误码、拥塞等干扰因素会对拍卖策略执行效果和电力系统造成不利影响。
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