提高需求響應可靠性的儲能優(yōu)化配置研究
發(fā)布時間：2022-02-17 11:29
提出了基于用戶需求曲線的需求響應不確定性模型,通過區(qū)間彈性系數(shù)反映用戶響應行為的不確定性,并得到不確定需求曲線。為提高需求響應的可靠性,基于用戶響應偏差的區(qū)間數(shù)構建了負荷聚合商的儲能優(yōu)化配置模型,利用蒙特卡洛模擬求解該模型得到儲能配置方案,并就儲能對需求響應可靠性的改善效果進行評估。PJM歷史數(shù)據(jù)仿真表明,所提模型和算法能有效改善用戶的需求響應偏差,優(yōu)化負荷曲線,提高需求響應的可靠性。
【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2021,49(02)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
場景A和B配置儲能前后用戶的負荷曲線
宰隕硎媸識仍て諍推?貌煌?仍?潁?DR的實施效果存在不確定性[23]，進而影響用戶的價格彈性需求曲線。經濟學中需求量的變動是指在其他條件不變時，由商品價格變動所引起的商品需求數(shù)量的變動，在幾何圖形中表現(xiàn)為需求曲線上點的移動。而需求的變動是指在某商品價格不變的條件下，由于其他因素變動引起的該商品需求數(shù)量的變動，在幾何圖形中表現(xiàn)為整個需求曲線的平移[24]。因此考慮不確定性因素的影響后，用戶的價格彈性需求曲線不再是一條確定的曲線，而是在一定的范圍內發(fā)生變化，如圖1所示。圖1不確定性需求曲線Fig.1Uncertaintydemandcurve基于用戶需求曲線的DR模型[22]將一天分為24個時段(i=1,2,,24)，通過建立基于用戶利益最大化模型，預測用戶在i時段的負荷需求量為324010ijEjjjiijjjjjjjjpincpenddpincpenppenpinc(1)式中：0id、(1,2,,24)idi為DR前后用戶i時段的用電負荷；0jp、jp為DR前后j時段的電價，$/MWh；jinc為j時段用戶受到的激勵費率，$/MWh；jpen為j時段用戶違約受到的懲罰費率，$/MWh；ijE為用戶的需求價格彈性系數(shù)。此時，用戶的需求響應量id為i0iiddd(2)考慮不確定因素對DR的影響后，需求側電量電費率彈性矩陣中的彈性系數(shù)不再是一個固定值，而是一個不確定的數(shù)。本文采用區(qū)間數(shù)來表示用戶的需求彈性系數(shù)，通過區(qū)間數(shù)對實際響應情況進行模擬。1,1,2,2,[,](,0)ijijijijijijijijijijijEEEEEkkkEEk(3)式中：ijE、ijE為彈性系數(shù)區(qū)間數(shù)ijE的上下邊界；
(4)用戶在i時段的需求響應量區(qū)間數(shù)id為i0iiddd(5)因此，LA所聚合的用戶在i時段的響應偏差分布在區(qū)間數(shù)中，記un,id為un,=iiiiiddddd(6)2負荷聚合商的儲能優(yōu)化配置模型LA根據(jù)市場價格信息，結合用戶用電意愿和對用戶用電量的預測，決策最優(yōu)投標計劃，參與市場投標競爭[4]。為提高聚合資源的平穩(wěn)性和可控性，LA可以通過配置儲能資源來應對DR不確定性造成的違約情況[20]。LA配置儲能資源參與市場的運行模式如圖2所示。圖2負荷聚合商儲能配置運營模式圖Fig.2OperationalmodeldiagramofenergystorageconfigurationforLA由于實施DR后用戶的響應情況是不確定的，可能會出現(xiàn)過響應和欠響應兩種狀態(tài)。當用戶響應量不足時，用戶處于欠響應狀態(tài)，LA通過調用儲能裝置向電網放電，緩解因用戶響應不確定性引起的自身違約情況，規(guī)避市場懲罰。當用戶的響應量過剩時，用戶處于過響應狀態(tài)，過剩的響應量資源充入儲能裝置中，減少儲能充電的部分購電成本，避免有功功率過剩影響電網的安全穩(wěn)定運行。2.1目標函數(shù)本文建立的儲能優(yōu)化配置模型以一年為考慮周期，將全年的日負荷曲線按季節(jié)分為夏、冬、春秋三類，每類典型日持續(xù)天數(shù)為m(1,2,3)。目標函數(shù)應綜合考慮裝設儲能系統(tǒng)后規(guī)避的違約懲罰、儲能的售電收益、儲能的充電成本以及年安裝運行成本等因素，在滿足系統(tǒng)各項約束條件下獲得LA的最大收益。beforeafterEinBESSmaxfPPBCC(7)式中：f為一年內LA通過裝設儲能獲得的經濟效益；beforeP為裝設儲能前LA的違約懲罰成本；afterP為裝設儲能后LA的違約懲罰成本；E
【參考文獻】：
期刊論文
[1]計及需求響應的電動汽車充電站多時間尺度隨機優(yōu)化調度[J]. 閻懷東,馬汝祥,柳志航,朱小鵬,衛(wèi)志農. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2020(10)
[2]儲能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調頻應用場景及控制方法研究[J]. 謝志佳,李德鑫,王佳蕊,孟濤. 熱力發(fā)電. 2020(08)
[3]多視角下典型蓄電系統(tǒng)參與調峰對電力市場的經濟性影響分析[J]. 南雄,張國強,劉文毅. 熱力發(fā)電. 2019(11)
[4]混合儲能系統(tǒng)平滑風電出力的變分模態(tài)分解-模糊控制策略[J]. 李亞楠,王倩,宋文峰,王昕鈺. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(07)
[5]計及用戶參與不確定性的需求響應策略優(yōu)化方法[J]. 彭文昊,陸俊,馮勇軍,王星星,祁兵,崔高穎. 電網技術. 2018(05)
[6]考慮天氣因素的輸電網可靠性區(qū)間評估及其仿射算法[J]. 李小燕,丁明,齊先軍. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2016(16)
[7]計及價格型負荷響應不確定性的概率潮流計算[J]. 曾丹,姚建國,楊勝春,王珂,周競,石飛. 電力系統(tǒng)自動化. 2015(20)
[8]考慮用戶違約可能的負荷聚合商儲能配置策略[J]. 張開宇,宋依群,嚴正. 電力系統(tǒng)自動化. 2015(17)
[9]不確定性需求響應建模在電力積分激勵決策中的應用[J]. 王蓓蓓,孫宇軍,李揚. 電力系統(tǒng)自動化. 2015(10)
[10]靈活互動智能用電的技術架構探討[J]. 史常凱,張波,盛萬興,孫軍平,仉天舒. 電網技術. 2013(10)
碩士論文
[1]考慮不確定性的需求響應建模及其在電力系統(tǒng)運行中的應用[D]. 李義榮.東南大學 2015
[2]智能電網環(huán)境下負荷聚合商的市場化交易策略研究[D]. 張開宇.上海交通大學 2015
[3]風力發(fā)電系統(tǒng)中儲能容量優(yōu)化配置[D]. 文藝.華中科技大學 2013
本文編號：3629353
【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2021,49(02)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
場景A和B配置儲能前后用戶的負荷曲線
宰隕硎媸識仍て諍推?貌煌?仍?潁?DR的實施效果存在不確定性[23]，進而影響用戶的價格彈性需求曲線。經濟學中需求量的變動是指在其他條件不變時，由商品價格變動所引起的商品需求數(shù)量的變動，在幾何圖形中表現(xiàn)為需求曲線上點的移動。而需求的變動是指在某商品價格不變的條件下，由于其他因素變動引起的該商品需求數(shù)量的變動，在幾何圖形中表現(xiàn)為整個需求曲線的平移[24]。因此考慮不確定性因素的影響后，用戶的價格彈性需求曲線不再是一條確定的曲線，而是在一定的范圍內發(fā)生變化，如圖1所示。圖1不確定性需求曲線Fig.1Uncertaintydemandcurve基于用戶需求曲線的DR模型[22]將一天分為24個時段(i=1,2,,24)，通過建立基于用戶利益最大化模型，預測用戶在i時段的負荷需求量為324010ijEjjjiijjjjjjjjpincpenddpincpenppenpinc(1)式中：0id、(1,2,,24)idi為DR前后用戶i時段的用電負荷；0jp、jp為DR前后j時段的電價，$/MWh；jinc為j時段用戶受到的激勵費率，$/MWh；jpen為j時段用戶違約受到的懲罰費率，$/MWh；ijE為用戶的需求價格彈性系數(shù)。此時，用戶的需求響應量id為i0iiddd(2)考慮不確定因素對DR的影響后，需求側電量電費率彈性矩陣中的彈性系數(shù)不再是一個固定值，而是一個不確定的數(shù)。本文采用區(qū)間數(shù)來表示用戶的需求彈性系數(shù)，通過區(qū)間數(shù)對實際響應情況進行模擬。1,1,2,2,[,](,0)ijijijijijijijijijijijEEEEEkkkEEk(3)式中：ijE、ijE為彈性系數(shù)區(qū)間數(shù)ijE的上下邊界；
(4)用戶在i時段的需求響應量區(qū)間數(shù)id為i0iiddd(5)因此，LA所聚合的用戶在i時段的響應偏差分布在區(qū)間數(shù)中，記un,id為un,=iiiiiddddd(6)2負荷聚合商的儲能優(yōu)化配置模型LA根據(jù)市場價格信息，結合用戶用電意愿和對用戶用電量的預測，決策最優(yōu)投標計劃，參與市場投標競爭[4]。為提高聚合資源的平穩(wěn)性和可控性，LA可以通過配置儲能資源來應對DR不確定性造成的違約情況[20]。LA配置儲能資源參與市場的運行模式如圖2所示。圖2負荷聚合商儲能配置運營模式圖Fig.2OperationalmodeldiagramofenergystorageconfigurationforLA由于實施DR后用戶的響應情況是不確定的，可能會出現(xiàn)過響應和欠響應兩種狀態(tài)。當用戶響應量不足時，用戶處于欠響應狀態(tài)，LA通過調用儲能裝置向電網放電，緩解因用戶響應不確定性引起的自身違約情況，規(guī)避市場懲罰。當用戶的響應量過剩時，用戶處于過響應狀態(tài)，過剩的響應量資源充入儲能裝置中，減少儲能充電的部分購電成本，避免有功功率過剩影響電網的安全穩(wěn)定運行。2.1目標函數(shù)本文建立的儲能優(yōu)化配置模型以一年為考慮周期，將全年的日負荷曲線按季節(jié)分為夏、冬、春秋三類，每類典型日持續(xù)天數(shù)為m(1,2,3)。目標函數(shù)應綜合考慮裝設儲能系統(tǒng)后規(guī)避的違約懲罰、儲能的售電收益、儲能的充電成本以及年安裝運行成本等因素，在滿足系統(tǒng)各項約束條件下獲得LA的最大收益。beforeafterEinBESSmaxfPPBCC(7)式中：f為一年內LA通過裝設儲能獲得的經濟效益；beforeP為裝設儲能前LA的違約懲罰成本；afterP為裝設儲能后LA的違約懲罰成本；E
【參考文獻】：
期刊論文
[1]計及需求響應的電動汽車充電站多時間尺度隨機優(yōu)化調度[J]. 閻懷東,馬汝祥,柳志航,朱小鵬,衛(wèi)志農. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2020(10)
[2]儲能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調頻應用場景及控制方法研究[J]. 謝志佳,李德鑫,王佳蕊,孟濤. 熱力發(fā)電. 2020(08)
[3]多視角下典型蓄電系統(tǒng)參與調峰對電力市場的經濟性影響分析[J]. 南雄,張國強,劉文毅. 熱力發(fā)電. 2019(11)
[4]混合儲能系統(tǒng)平滑風電出力的變分模態(tài)分解-模糊控制策略[J]. 李亞楠,王倩,宋文峰,王昕鈺. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(07)
[5]計及用戶參與不確定性的需求響應策略優(yōu)化方法[J]. 彭文昊,陸俊,馮勇軍,王星星,祁兵,崔高穎. 電網技術. 2018(05)
[6]考慮天氣因素的輸電網可靠性區(qū)間評估及其仿射算法[J]. 李小燕,丁明,齊先軍. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2016(16)
[7]計及價格型負荷響應不確定性的概率潮流計算[J]. 曾丹,姚建國,楊勝春,王珂,周競,石飛. 電力系統(tǒng)自動化. 2015(20)
[8]考慮用戶違約可能的負荷聚合商儲能配置策略[J]. 張開宇,宋依群,嚴正. 電力系統(tǒng)自動化. 2015(17)
[9]不確定性需求響應建模在電力積分激勵決策中的應用[J]. 王蓓蓓,孫宇軍,李揚. 電力系統(tǒng)自動化. 2015(10)
[10]靈活互動智能用電的技術架構探討[J]. 史常凱,張波,盛萬興,孫軍平,仉天舒. 電網技術. 2013(10)
碩士論文
[1]考慮不確定性的需求響應建模及其在電力系統(tǒng)運行中的應用[D]. 李義榮.東南大學 2015
[2]智能電網環(huán)境下負荷聚合商的市場化交易策略研究[D]. 張開宇.上海交通大學 2015
[3]風力發(fā)電系統(tǒng)中儲能容量優(yōu)化配置[D]. 文藝.華中科技大學 2013
本文編號：3629353
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