基于综合需求响应的区域综合能源系统多主体联合优化调度

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大力发展可再生能源,推进对高污染化石能源的清洁替代,是缓解环境污染问题、实现能源可持续发展的必然选择。如何促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,成为我国可再生能源发展的研究重点,区域综合能源系统(the regional integrated energy system,RIES)应运而生。区域综合能源系统是以可再生能源消纳为核心、以多种能源网络协同互补为手段的区域能源网络,通过系统内多主体协同作用,可有效平抑可再生能源随机性和间歇性对电网稳定运行的冲击,同时还能促进可再生能源就地消纳。目前对含风电的RIES的研究,大部分集中在对能源供给侧和需求侧主体经济性的联合优化。在调度策略制定过程中,通常将风电消纳作为提高供需两侧各主体经济效益的辅助手段,导致风电消纳受供需两侧各主体经济优化的制约。因此,寻求新的优化调度策略,在不损害供需两侧各主体经济性的前提下实现余电消纳最大化,对实现RIES内风电就地消纳最大化有重要意义。为此,本文以含风电的热电耦合型RIES为研究对象,根据系统内各主体运行特性,将系统内主体划分为系统管理商、产能基地与综合能源用户三类,并分别建模。利用小型综合能源用户的热电负荷可替代特性,建立并完善综合需求响应机制,充分发挥用户侧的响应潜力。基于此,提出了一种基于综合需求响应的区域综合能源系统多主体日内联合优化调度策略,作用于各调度时刻。首先采用基于Stackelberg博弈的电价型综合需求响应策略,在满足风电并网率目标值的前提下,实现系统管理商与综合能源用户经济性的联合优化。在此策略作用后,进一步采用基于联盟博弈的激励型综合需求响应策略,在不损害系统管理商经济收益的前提下,通过激励措施再次激发用户热电负荷调节潜力,实现弃风时段的余电消纳最大化,同时降低用户运行成本,从而实现系统管理商、产能基地和综合能源用户的多主体联合优化。本文主要工作如下:(1)建立了包含产能基地、综合能源用户和系统管理商三类利益主体的热电耦合型RIES数学模型,并以仿真算例为例,分析了RIES内部多能流过程,为后续优化调度策略的制定提供了理论基础。(2)基于三方主体利益诉求的关联关系,提出了一种基于电价型综合需求响应的RIES经济优化调度策略,并采用Stackelberg博弈方法建立电价型综合需求响应策略模型,将产能基地的风电并网率优化诉求作为系统管理商经济收益优化的约束条件,在满足风电并网率目标值的前提下,实现系统管理商与综合能源用户经济利益的制约平衡与联合优化。(3)在基于电价型综合需求响应的RIES经济优化调度策略作用后,提出了一种基于激励型综合需求响应的余电消纳优化策略。在不改变系统管理商经济收益的基础上,将余电消纳节约的能源生产成本作为用户的激励收益,引导用户调整热电负荷,促进余电消纳最大化。并采用联盟博弈的方法实现用户群体间的交互和激励收益分配。通过仿真算例,验证了所提余电消纳策略在不改变系统管理商经济收益的基础上进一步促进风电就地消纳、降低用户运行成本,从而实现了多主体联合优化。
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