柔性配置需求响应参与大规模风电消纳的调度模型及机制研究

Because of the realistic problem that the utilization rate of installed wind power capacity in China is not high nowadays, a corresponding method is proposed in this application that the acceptance ability of large-scale wind power system can be improved from the demand response perspective, which is widely distributed in the grid and can be operated flexibly. In this application, the key problem of using demand response resource to improve power system's ability of wind power integration is discussed from three aspects: the modeling of wind power output and demand response characteristic、source and load interactive wind power consumption scheduling model and the business operation mode design. The main research contents include: ① mechanism analysis of the uncertainty of wind power and demand response, and modeling. The model is expanded from the response characteristics of single user to multi-users cluster response model at the level of load agents; ② the stochastic scheduling model of wind power consumption based on source and load interaction and the interval hybrid smooth optimization scheduling model. To realize the economical efficiency of the scheduling and the balance of robustness, this model fuses the constraints of demand response resource's flexible configuration, and takes full advantage of the different time scale forecast information of wind power; ③ encourage demand response resource to participate in the business operating mode that they can be paid to consume the additional wind power, and encourage wind power plants to pay the incentive fees to combine the wind power plants to the incentive sensitive demand side resources point to point that do not participate in the scheduling, in order to improve the comsumption level of their own electricity generation by system. The research achievements of this project will provide important theoretical and technical support and mechanism advisement for the coordination of power generation side,which can deal with large-scale wind power integration effectively.

针对我国当前风电装机容量利用率不高的现实问题，本申请提出从电网中分布广泛、运行灵活的需求响应视角提高大规模风电系统接纳能力的应对思路，从风电出力及需求响应特性建模、源荷互动的风电消纳调度模型及商业运作模式设计三个方面研究需求响应资源提高系统风电消纳能力的关键问题。主要研究内容包括：①风电和需求响应不确定性机理分析及建模，模型由单用户响应特性扩展到负荷代理商层面的多用户集群响应模型；②源-荷互动下风电消纳随机&区间混合平滑优化调度模型，模型融合需求响应柔性配置约束并充分利用不同时间尺度的风电预测信息以实现调度决策经济性和鲁棒性的均衡；③鼓励需求响应资源参与额外风电有偿消纳的商业运作模式，鼓励风电厂付出一定激励费用，实现和不参与调度的激励敏感需求侧资源点对点结合以提高自身发电被系统消纳的水平。本项目的研究成果将为协调发用电侧资源以有效应对大规模风电消纳提供重要的理论技术支撑和机制建议。

充分利用风电的低碳、清洁、可持续的特性对调整能源结构、减少环境污染，实现可持续发展等具有重要意义。但风电的随机性、波动性、间歇性与反调峰特性使风电消纳成为一个日益严重的问题。需求响应通过价格信号或激励机制改变用户原有电力消费行为，改变了过去单纯依靠电力供应侧的发展来满足电力需求的固定思维。本申请提出从电网中分布广泛、运行灵活的需求响应视角提高大规模风电系统接纳能力的应对思路，研究了需求响应资源提高系统风电消纳能力的关键问题，主要包括：①风电和需求响应不确定性机理分析及建模，模型由单用户响应特性扩展到负荷代理商层面的多用户集群响应模型；②源-荷互动下风电消纳随机&区间混合平滑优化调度模型，模型融合需求响应柔性配置约束并充分利用不同时间尺度的风电预测信息以实现调度决策经济性和鲁棒性的均衡；③鼓励需求响应资源参与额外风电有偿消纳的商业运作模式，鼓励风电厂付出一定激励费用，实现和不参与调度的小容量需求侧资源点对点结合以提高自身发电被系统消纳的水平。本项目的研究成果将为协调发用电侧资源以有效应对大规模风电消纳提供重要的理论技术支撑和机制建议。. 项目在实施过程中，在收集和学习了国内外相关研究成果的基础上建立了风电不确定性模型；进行了需求响应机理分析，建立了单用户需求响应不确定性模型和集群响应模型;进行了精细化DR特性分析，考虑DR资源的时空耦合关系，建立需求响应柔性配置互动行为模型；研究影响风电消纳环保效益的关键因素及计算方法，综合考虑DR对风电消纳影响，建立源荷互动风电调度模式；研究源荷互动下风电消纳随机&区间混合平滑优化调度模型；研究负荷代理商对DR用户的机理机制、随机因素影响下负荷代理商调度和控制DR资源的策略；研究了风电场消纳超额风电的DR购买策略，建立了风电有偿消纳的调度机制。在申请书已列任务的基础上，根据项目需要又额外完成了基于系统动力学的可再生能源激励机制研究；负荷代理商的运营模式及激励机制研究；新电改环境下电网公司运营模式及激励机制研究；新电改环境下电力市场发展状态的多维度评价研究；能源互联背景下的综合需求响应以及资源配置研究。. 目前已发表学术论文31篇，其中11篇为EI检索，12篇SCI期刊论文，此外有两篇SCI期刊论文在投；培养毕业博士研究生2名，硕士研究生8名。