论文部分内容阅读
随着电力体制改革的不断推进,配电侧的改革主要集中在输配电价、增量配电网和电力市场等方面,尤其是各类售电公司的引入,更加强调社会资本组成的利益主体参与到配电网的建设和运行。在上述背景下,配电网规划将不再是以单一主体为规划对象,同时电网的运行也更加强调市场作用。如何协调多主体间的利益关系,得到配电网多方主体的规划方案,形成良好的市场环境,则是本文的研究重点。本文从主体间的利益冲突为着手点,围绕如何在配电网规划过程中协调电源侧、电网侧和用户侧等主体利益关系展开研究。论文主要内容概括如下:
首先介绍了博弈的理论基础,本文侧重博弈论中的完全信息静态非合作博弈,描述了博弈的四大基本要素和求解方法,为后文的理论研究做铺垫。然后对配电网规划中的基础要素建立模型,为描述风电、光伏出力和负荷功率的不确定性对配电网规划的影响,引入分布式电源出力和负荷的时序模型,采用机会约束规划处理不确定性的影响。同时,考虑资金的时间价值,介绍了模型的经济性评价方法。
建立了基于非合作博弈的独立售电公司最优规划模型,首先将售电公司划分成三大类型,建立了“自行发电上网”为运营模式的独立售电公司模型,将风电、光伏发电和储能作为独立售电公司的核心,确定了“降低设备弃用率,提升并网功率”的储能充放电策略。基于完全信息的静态非合作博弈理论,由不同独立售电公司组建博弈格局,建立了博弈规划模型,并采用迭代搜索算法寻找模型的Nash均衡解。为了提高模型的求解速度,通过二阶锥松弛、big-M法和添加辅助变量等方法,将模型转化为混合整数二阶锥优化问题,采用CPLEX求解独立售电公司优化模型。在改进的IEEE33节点规划仿真结果表明,博弈规划模型能够有效地解决传统多目标规划易受主观因素影响的问题,可反映不同投资主体的规划行为,可为电网公司指导新型售电公司的发展提供参考建议。同时发现,政府补贴、风/光/储等新能源设备的投资成本和电网开放程度是影响投资主体参与配电网规划的主要因素。相比于智能算法,采用CPLEX求解线性化后的模型,博弈轮次及计算时间有较大幅度的缩小,具有更快的收敛速度以及良好的稳定性。
建立了考虑价格型需求响应的源荷互动规划模型,基于价格型需求响应机制和分时电价机制,建立了以用户用电成本最小化为目标的用户经济优化模型。针对负荷经济优化模型的非线性问题,通过将原问题转为KKT条件,以负荷峰谷差最小为次级目标,完成模型线性化处理。通过不同场景下的仿真分析结果表明,源荷主体间通过功率和电价建立互动关系,功率是互动的基础,电价是互动的关键。越低的价格,用户参与DSR的积极性越强,但DG运营商的投资意愿则越低。DG运营商可以通过让利的形式可以引导负荷功率曲线向DG出力曲线靠拢,减少弃风、弃光率,但由于净收益减少,投资意愿降低。
分析了配电网电源侧、电网侧和负荷侧的互动关系,建立了多主体规划框架。在电网侧建立电网公司独立主体,考虑对配电网的扩展规划,同时将分布式电源功率削减和切负荷作为主动管理手段,建立了配电网投资运营商经济优化模型。针对不同主体独立优化的难易度,通过将智能算法与数学优化算法相结合,求解考虑多利益主体的主动配电网规划模型。基于福建省某区的实际配电网系统,分别从源网、网荷和源网荷等多种主体关系开展仿真分析工作,结果表明,当众多利益主体以自身利益最大化参与到配电网的投资和运行中,配电网投资运营商通过让渡部分效益,可以有效地提升DG运营商的投资意愿,增强市场活力,挖掘电力用户的需求响应潜力,符合我国电力改革的未来方向;分布式电源的接入可以有效缓解配电网建设压力,延缓投资周期,降低系统网损;需求响应对规划周期影响不大,但可以为系统供需紧张时提供更丰富的调度手段,有利于缩小负荷峰谷差,平抑波动。
首先介绍了博弈的理论基础,本文侧重博弈论中的完全信息静态非合作博弈,描述了博弈的四大基本要素和求解方法,为后文的理论研究做铺垫。然后对配电网规划中的基础要素建立模型,为描述风电、光伏出力和负荷功率的不确定性对配电网规划的影响,引入分布式电源出力和负荷的时序模型,采用机会约束规划处理不确定性的影响。同时,考虑资金的时间价值,介绍了模型的经济性评价方法。
建立了基于非合作博弈的独立售电公司最优规划模型,首先将售电公司划分成三大类型,建立了“自行发电上网”为运营模式的独立售电公司模型,将风电、光伏发电和储能作为独立售电公司的核心,确定了“降低设备弃用率,提升并网功率”的储能充放电策略。基于完全信息的静态非合作博弈理论,由不同独立售电公司组建博弈格局,建立了博弈规划模型,并采用迭代搜索算法寻找模型的Nash均衡解。为了提高模型的求解速度,通过二阶锥松弛、big-M法和添加辅助变量等方法,将模型转化为混合整数二阶锥优化问题,采用CPLEX求解独立售电公司优化模型。在改进的IEEE33节点规划仿真结果表明,博弈规划模型能够有效地解决传统多目标规划易受主观因素影响的问题,可反映不同投资主体的规划行为,可为电网公司指导新型售电公司的发展提供参考建议。同时发现,政府补贴、风/光/储等新能源设备的投资成本和电网开放程度是影响投资主体参与配电网规划的主要因素。相比于智能算法,采用CPLEX求解线性化后的模型,博弈轮次及计算时间有较大幅度的缩小,具有更快的收敛速度以及良好的稳定性。
建立了考虑价格型需求响应的源荷互动规划模型,基于价格型需求响应机制和分时电价机制,建立了以用户用电成本最小化为目标的用户经济优化模型。针对负荷经济优化模型的非线性问题,通过将原问题转为KKT条件,以负荷峰谷差最小为次级目标,完成模型线性化处理。通过不同场景下的仿真分析结果表明,源荷主体间通过功率和电价建立互动关系,功率是互动的基础,电价是互动的关键。越低的价格,用户参与DSR的积极性越强,但DG运营商的投资意愿则越低。DG运营商可以通过让利的形式可以引导负荷功率曲线向DG出力曲线靠拢,减少弃风、弃光率,但由于净收益减少,投资意愿降低。
分析了配电网电源侧、电网侧和负荷侧的互动关系,建立了多主体规划框架。在电网侧建立电网公司独立主体,考虑对配电网的扩展规划,同时将分布式电源功率削减和切负荷作为主动管理手段,建立了配电网投资运营商经济优化模型。针对不同主体独立优化的难易度,通过将智能算法与数学优化算法相结合,求解考虑多利益主体的主动配电网规划模型。基于福建省某区的实际配电网系统,分别从源网、网荷和源网荷等多种主体关系开展仿真分析工作,结果表明,当众多利益主体以自身利益最大化参与到配电网的投资和运行中,配电网投资运营商通过让渡部分效益,可以有效地提升DG运营商的投资意愿,增强市场活力,挖掘电力用户的需求响应潜力,符合我国电力改革的未来方向;分布式电源的接入可以有效缓解配电网建设压力,延缓投资周期,降低系统网损;需求响应对规划周期影响不大,但可以为系统供需紧张时提供更丰富的调度手段,有利于缩小负荷峰谷差,平抑波动。