為應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)境污染形勢(shì),促進(jìn)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,未來我國電力供應(yīng)方式將朝著清潔型、分散型的趨勢(shì)發(fā)展。電力體制改革的不斷深化也帶動(dòng)電力工業(yè)從供應(yīng)側(cè)單方面管理向供需雙側(cè)全方面管理而轉(zhuǎn)變。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,分布式電源、需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車等需求側(cè)資源參與電力系統(tǒng)規(guī)劃將成為電力工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。但這些分布式能源的運(yùn)行出力具有不可控性,其并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。虛擬電廠能夠通過控制系統(tǒng)將分散在發(fā)電側(cè)與負(fù)荷側(cè)的分布式能源進(jìn)行有效聚集,提高系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性,促進(jìn)清潔能源消納,實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)節(jié)能減排。該論文在電力市場(chǎng)化建設(shè)的背景下,基于多種分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和需求響應(yīng)資源的技術(shù)特性,構(gòu)建了不同類型虛擬電廠參與電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度模型,并從宏觀層面模擬分析了不同能源政策對(duì)虛擬電廠發(fā)展所產(chǎn)生的影響。論文的主要研究工作如下:第一,對(duì)虛擬電廠的內(nèi)涵、主要構(gòu)成及技術(shù)特征進(jìn)行了研究;總結(jié)了德國、歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家的虛擬電廠發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及存在的差異;基于國際經(jīng)驗(yàn),本文提出了我國在市場(chǎng)環(huán)境中發(fā)展虛擬電廠的商業(yè)模式,包括基于需求響應(yīng)虛擬電廠的市場(chǎng)交易模式,基于電力共享池的虛擬電廠售電模式和基于能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的虛擬電廠發(fā)展模式。第二,闡述了需求響應(yīng)虛擬電廠的內(nèi)涵與分類,介紹了價(jià)格型和激勵(lì)型兩種需求響應(yīng)虛擬電廠參與市場(chǎng)交易的互補(bǔ)關(guān)系;分析了在多級(jí)電力市場(chǎng)交易中,價(jià)格型需求響應(yīng)虛擬電廠的運(yùn)行機(jī)制及營銷策略。峰谷分時(shí)電價(jià)是實(shí)施價(jià)格型需求響應(yīng)虛擬電廠的重要策略。本文設(shè)計(jì)了基于峰谷分時(shí)電價(jià)的虛擬電廠運(yùn)行策略,以系統(tǒng)煤耗量最小,峰谷差最小和用戶的用電滿意度最優(yōu)為優(yōu)化目標(biāo),構(gòu)建了基于峰谷分時(shí)電價(jià)的虛擬電廠經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型,并采用模糊層次分析法將多目標(biāo)優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化模型。仿真結(jié)果表明所構(gòu)建的模型具有可行性,售電公司采取峰谷分時(shí)電價(jià)后,系統(tǒng)煤耗量和峰谷差均降低,但用戶電費(fèi)支出略有上升。第三,構(gòu)建了包含多種分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和需求響應(yīng)資源的綜合型虛擬電廠,基于各種分布式能源的出力特性和運(yùn)行成本與收益,由簡(jiǎn)到繁,逐步設(shè)計(jì)了計(jì)及不確定性因素與環(huán)境價(jià)值的虛擬電廠內(nèi)部?jī)?yōu)化調(diào)度模型。首先在確定場(chǎng)景下以虛擬電廠運(yùn)行收益最大化為目標(biāo),建立了優(yōu)化調(diào)度模型;繼而基于隨機(jī)規(guī)劃理論與場(chǎng)景分析法,建立了計(jì)及風(fēng)光不確定性虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度模型;最后,考慮虛擬電廠環(huán)境價(jià)值,建立以系統(tǒng)運(yùn)行收益最大和環(huán)境成本與價(jià)值損失最小為優(yōu)化目標(biāo)的虛擬電廠隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型。仿真結(jié)果表明在優(yōu)化目標(biāo)中考慮環(huán)境價(jià)值后,虛擬電廠的環(huán)境污染治理費(fèi)用和環(huán)境價(jià)值損失會(huì)明顯下降,而風(fēng)光出力的不確定性不僅會(huì)影響虛擬電廠的運(yùn)營收益,還會(huì)由于外購電量的增加而使得環(huán)境治理費(fèi)用和環(huán)境價(jià)值損失增加。第四,構(gòu)建了虛擬電廠與傳統(tǒng)電廠間雙層優(yōu)化調(diào)度模型。首先,在中長(zhǎng)期市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境下構(gòu)建了傳統(tǒng)發(fā)電廠日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。然后,基于雙層優(yōu)化理論建立了虛擬電廠與傳統(tǒng)發(fā)電廠間的雙層經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型,其中上層以系統(tǒng)調(diào)度成本最小為目標(biāo),建立了虛擬電廠與傳統(tǒng)火電廠間的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型;下層以虛擬電廠運(yùn)行成本最小為目標(biāo),生成各虛擬電廠內(nèi)部的運(yùn)行調(diào)度計(jì)劃。繼而,將用戶負(fù)荷的不確定性和虛擬電廠中風(fēng)光出力的不確定性考慮進(jìn)來,建立了雙層隨機(jī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。最后,在上、下層模型中加入環(huán)境成本最小的優(yōu)化目標(biāo),形成多目標(biāo)雙層隨機(jī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。本章由簡(jiǎn)到繁,基于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型逐步建立了計(jì)及不確定性因素與環(huán)境價(jià)值的雙層隨機(jī)經(jīng)濟(jì)環(huán)境調(diào)度模型。最后以某地區(qū)的電力系統(tǒng)作為分析對(duì)象,通過仿真分析驗(yàn)證了本章所構(gòu)建模型的可行性和適用性。第五,建立了虛擬電廠發(fā)展的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。首先,基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論闡述了此次建模目的,設(shè)定了建模邊界,分析了關(guān)鍵影響因素;根據(jù)虛擬電廠的系統(tǒng)發(fā)展特點(diǎn),將該系統(tǒng)劃分為電力供需、虛擬電廠投資運(yùn)營與資源環(huán)境三個(gè)子系統(tǒng);分析了系統(tǒng)內(nèi)部及各子系統(tǒng)之間的相互影響關(guān)系,設(shè)計(jì)了虛擬電廠發(fā)展系統(tǒng)內(nèi)各影響因素之間的因果關(guān)系圖;繼而建立了虛擬電廠發(fā)展的復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,并設(shè)定各子系統(tǒng)變量之間的方程關(guān)系式及關(guān)鍵變量的參數(shù)值。第六,基于國家能源政策,設(shè)定情景對(duì)影響虛擬電廠發(fā)展的能源政策進(jìn)行了仿真分析。首先基于A地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)與電力行業(yè)的歷史數(shù)據(jù),通過回歸系數(shù)法與算數(shù)平均值法確定了初始參數(shù)值,并對(duì)模型的有效性進(jìn)行了檢驗(yàn)。其次對(duì)相關(guān)能源政策進(jìn)行了梳理,設(shè)計(jì)了基準(zhǔn)情景、基本政策情景和綜合政策情景。再次對(duì)不同情景下虛擬電廠的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了仿真模擬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種政策情景下A地區(qū)的虛擬電廠發(fā)電量、裝機(jī)容量、利潤均呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),且研發(fā)投入資金的不斷積累將顯著降低其發(fā)電成本,提高發(fā)電效率;虛擬電廠的快速發(fā)展也將顯著減少該地區(qū)二氧化碳排放量和煤炭消耗量。通過仿真結(jié)果的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),在綜合情景下虛擬電廠獲得了較快發(fā)展,且A地區(qū)的清潔能源占比、電力行業(yè)二氧化碳排放量和裝機(jī)容量也達(dá)到了政策目標(biāo)設(shè)定值。最后,提出了促進(jìn)我國各地區(qū)虛擬電廠快速發(fā)展的政策建議。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：F426.61
【部分圖文】：

華北電力大學(xué)博士學(xué)位論文??行協(xié)調(diào)控制｜ｌ５１。將家居中具有溫控負(fù)荷功能的電器整合為可控負(fù)荷的虛擬??電廠，基于集中與分散結(jié)構(gòu)建立了需求側(cè)分散控制策略，并引入儲(chǔ)能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)??頻率調(diào)節(jié)。Ｄｉｅｔｒｉｃｈ＾構(gòu)建了接入大量的分散的發(fā)電單元與用電單位后的電力系??統(tǒng)運(yùn)行模型，分析了這些分散的ＤＥＲｓ對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響以及對(duì)虛擬電廠管??理者與用戶的經(jīng)濟(jì)效益影響。??

分布式光伏發(fā)電機(jī)組（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＰＶ），微型燃?xì)??輪機(jī)發(fā)電機(jī)組（ｇａｓ?ｔｕｒｂｉｎｅ，?ＧＴ）儲(chǔ)能設(shè)備（ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ，ＥＳＳｓ）等發(fā)??電側(cè)資源和以需求響應(yīng)為代表的需求側(cè)資源共同構(gòu)成，如圖２－１所示ｌ１＾。虛擬??１９??

ＤＥＲ對(duì)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)程度，形成所有ＤＥＲ的運(yùn)行調(diào)度計(jì)劃。－ｌｉ調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃得??到輸電系統(tǒng)的技術(shù)確認(rèn)，ＴＶＰＰ將迪過控制中心向各ＤＲＥ發(fā)布計(jì)劃指令。這兩??類虛擬丨ｉｉｒ的運(yùn)行機(jī)制如圖２－２所小。??心？…丫市關(guān)ｆｔ，？遠(yuǎn)期含約市場(chǎng)碡市賴?！??供給參教?＾??—??ＣＶＰＰ?電力交Ｓ由Ｌ?？現(xiàn)貨市場(chǎng)?電力交Ｒ中，ｕ??多種ＤＥＲ??—？?Ｊ?＾—■麗一？獅雜務(wù)市場(chǎng)?授權(quán)籌?傳??１??＾?Ｉ?統(tǒng)■??１?＞分布式風(fēng)電?ｉ??Ｉ?Ｉ?運(yùn)行成￥與?電??＞丨邊能設(shè)＊?？－二今一ＴＶＰＰ?卜輸電系統(tǒng)運(yùn)當(dāng)商??？??▲?運(yùn)技行思的??技術(shù)Ｍ認(rèn)??配電系統(tǒng)運(yùn)営尚??圖２－２兩種虛擬電廠的運(yùn)行機(jī)制??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ＣＶＰＰ?ａｎｄ?ＴＶＰＰ??２．１．３虛擬電廠的特征??與傳統(tǒng)電廠相比，虛擬電廠具有如下特征：??第一，ＶＰＰ所包含的資源具有多樣性。ＶＰＰ不僅將風(fēng)電，光伏發(fā)電，微型燃??氣發(fā)電機(jī)組，小型水電機(jī)組等多種分布式能源與余熱余壓回收，變配電技能技術(shù)??等技術(shù)性節(jié)能資源進(jìn)行合理組合，實(shí)現(xiàn)多種能源聯(lián)合供應(yīng)，保障電力系統(tǒng)的用電??需求：還能聚集分散的需求響應(yīng)資源，利用分時(shí)電價(jià)、可中斷負(fù)荷，等措施改變??２１??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2859456