[發(fā)明專利]基于階梯型激勵(lì)需求響應(yīng)的供需博弈電源規(guī)劃方法

在審

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• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN114418209A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文霞;姚齊;王月漢
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/00;H02J3/28;H02J3/46
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域的一種基于階梯型激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的供需博弈電源規(guī)劃方法。該方法引入碳交易機(jī)制與綠色證書交易機(jī)制，將系統(tǒng)運(yùn)行過程中的碳排放量與新能源消納量量化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過價(jià)格信號(hào)調(diào)動(dòng)各主體積極性，引導(dǎo)清潔能源的優(yōu)化配置；提出階梯型激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)方案，需求響應(yīng)項(xiàng)目激勵(lì)用戶在高峰時(shí)段減少用電，而在新能源消納困難時(shí)段增加用電，對(duì)于高峰負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷減少量變多時(shí)，用戶側(cè)達(dá)到高峰需求響應(yīng)的參與條件，獲得補(bǔ)償，用電成本降低；且隨著高峰時(shí)段用電量的降低，享受的補(bǔ)償額度變大，本發(fā)明改善了負(fù)荷特性，減少了供電側(cè)總成本與污染物的排放，優(yōu)化了能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了高比例新能源系統(tǒng)發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域，特別涉及一種基于階梯型激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的供需博弈電源規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

在“雙碳”背景下，我國電力系統(tǒng)正朝著高比例新能源系統(tǒng)加速轉(zhuǎn)型，在此過程中系統(tǒng)的可調(diào)度資源逐漸減少，而調(diào)節(jié)需求卻不斷提高。如何充分利用用戶側(cè)資源參與系統(tǒng)平衡得到關(guān)注^[1-2]。

需求響應(yīng)(Demand Response，DR)為調(diào)用負(fù)荷側(cè)資源提供了有效途徑。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于考慮需求響應(yīng)的電源規(guī)劃已經(jīng)開展了初步的研究。按照調(diào)用方式的不同可分為價(jià)格型和激勵(lì)型兩類。價(jià)格型DR通過時(shí)變電價(jià)來引導(dǎo)用戶調(diào)整用電行為。文獻(xiàn)[3]建立了基于電價(jià)彈性矩陣的用戶多時(shí)段電價(jià)響應(yīng)模型，并將其引入到電源規(guī)劃中，通過制定分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)用戶進(jìn)行“削峰填谷”，從而影響電源的規(guī)劃方案。文獻(xiàn)[4]在考慮用戶對(duì)電價(jià)激勵(lì)需求響應(yīng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)風(fēng)-光-柴-儲(chǔ)各類機(jī)組的優(yōu)化配置。但價(jià)格型DR在實(shí)施過程中無法區(qū)分不同用戶類型，不同參與量對(duì)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，不利于調(diào)動(dòng)用戶參與DR的積極性。相比而言，激勵(lì)型DR通過補(bǔ)貼或折扣來鼓勵(lì)用戶改變用電量。對(duì)于電力企業(yè)來說更具備可操作性，對(duì)用戶來說也更具有吸引力。文獻(xiàn)[5]按照江蘇省現(xiàn)有的需求響應(yīng)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)用用戶側(cè)資源改善負(fù)荷特性，評(píng)估了需求側(cè)資源不同參與程度下電源機(jī)組的投建容量與規(guī)劃成本。文獻(xiàn)[6]將直接負(fù)荷控制引入到優(yōu)化模型中，并對(duì)不同直接負(fù)荷控制策略、參數(shù)、成本下的規(guī)劃方案進(jìn)行了對(duì)比分析。文獻(xiàn)[7-8]評(píng)估了用戶側(cè)各類資源的響應(yīng)能力與調(diào)用成本，并將其將匯總成能效電廠，將其作為可調(diào)度的負(fù)荷側(cè)資源與供電側(cè)資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，提出了以全社會(huì)總成本最低為目標(biāo)的綜合資源戰(zhàn)略規(guī)劃方法。但上述研究中，需求響應(yīng)的補(bǔ)貼均采用固定價(jià)格，由電力企業(yè)單方面制定。隨著我國電力工業(yè)市場化程度提升，需求側(cè)資源開始積極主動(dòng)參與系統(tǒng)運(yùn)行。供需雙方作為彼此獨(dú)立的主體，利益訴求不同，且彼此相互影響。需求響應(yīng)補(bǔ)貼價(jià)格應(yīng)在政府監(jiān)管下由雙方自行協(xié)定；只有政府減少干預(yù)，采用市場化的手段制定補(bǔ)貼價(jià)格，才能實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益最大化，并制定出合理的電源規(guī)劃方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于階梯型激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的供需博弈電源規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：考慮碳交易機(jī)制與綠色證書交易機(jī)制的電源規(guī)劃方案；

步驟2：通過分析可轉(zhuǎn)移負(fù)荷與可削減負(fù)荷這兩大類可調(diào)度資源的調(diào)用特性，提出了階梯型激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)方案；

步驟3：將負(fù)荷側(cè)可調(diào)度資源聚合為負(fù)荷聚集商，并分別建立供電側(cè)與負(fù)荷聚集商的收益模型，論證了供電側(cè)與負(fù)荷聚集商兩者之間的主從博弈關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立了基于階梯型激勵(lì)需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的主從關(guān)系的供需博弈電源規(guī)劃模型；

步驟4：采用差分進(jìn)化算法以及混合整數(shù)規(guī)劃方法求解供需博弈電源規(guī)劃模型；

所述步驟1的電源規(guī)劃方案，引入碳交易機(jī)制與綠色證書交易機(jī)制，將系統(tǒng)運(yùn)行過程中的碳排放量與新能源消納量量化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過價(jià)格信號(hào)調(diào)動(dòng)各主體積極性，引導(dǎo)清潔能源的優(yōu)化配置；

在碳市場中，政府發(fā)放配額給各碳排放源，當(dāng)排放源的實(shí)際碳排放量少于分配的配額時(shí)，剩余配額可通過碳交易出售獲利；配額超標(biāo)的排放源則需要在市場中購買碳排放配額來匹配自身的碳排放量；假設(shè)某發(fā)電集團(tuán)分到的配額為D，該主體運(yùn)行中碳收益表達(dá)式為：