可再生能源环境下的智能电网多周期买电策略研究

The smart grid is not only the demand of power grid development, but also the demand of national energy and economic strategic development. Renewable energy is a prominent representative of clean energy; its distributed power generation systems are the inevitable trend of the development of smart grid. However, the high uncertainty and intermittence of renewable energy due to the weather conditions and other factors have posed great challenges to the stability of the smart grid system. In order to deal with the challenge and take advantage of renewable energy, this project, from the point of view of micro-operational decision, studies the multi-period energy procurement policies of smart grid with the supply of renewable energy by using dymamic programming. The main research content of this project includes multi-period energy procuement policies in a smart grid environment and multi-period energy procuement policies in a number of smart grid environments. The conclusions can help the smart grid users to save electricity cost, help the power system to save power generation cost and improve the stability and reliability of the system, and make the utilization of renewable energy more effective, lead to the realization of the saving, reliable and stable smart grid.

智能电网的提出不仅是电网技术本身发展的需要，更是各国能源和经济发展战略层面的需要。可再生能源作为清洁能源的突出代表，其分布式发电系统是智能电网发展的必然趋势。但是，由于天气等因素导致的可再生能源高度不确定性和间歇性却给智能电网系统的稳定带来很大挑战。为了应对这一挑战，并发挥可再生能源的成本优势，本项目立足智能电网的国际发展前沿，从微观运营的角度出发，采用动态规划模型，研究带有可再生能源随机供给的智能电网多周期买电策略。本项目主要研究内容包括智能电网内部的多周期买电策略和能源网络供应链下的智能电网群多周期买电策略。所得结论能帮助智能电网用户节省用电成本，为电网系统节省发电成本并提高系统的稳定性和可靠性，使得可再生能源的利用更加有效，为实现节约型、可靠型和稳定型智能电网提供理论参考。

推广分布式可再生能源是建设新时代中国高效、清洁、可持续能源经济的必由之路。但是，可再生能源（特别是风能和太阳能）的产出具有高度随机性和间歇性、且分布不集中，导致传统电网系统无法适应快速发展的分布式可再生能源，使得配置效率低下。部署和建设智能电网是提高清洁能源使用效率、建设多元清洁能源体系的重要途径。智能电网以双向交流交互、自动计算、最优控制为基础，具有分布式能源随机供给、储能设备、动态电价和电力需求转移等特征。基于国内外智能电网的实践，本项目在“就地发电、就地消纳、依存发电、动态平衡、智能调控”的框架下分别对单个智能电网和多个智能电网组成的能源网络系统中的买电策略开展研究，并相继扩展到电动汽车充电站商业模式、随机工期下资源流网络净现值最大化问题、随机供给和风险厌恶程度对供应链价格和绩效的影响、政府监管下的企业多周期决策等研究内容。通过求解多周期动态规划问题，找到智能电网买电策略的解析形式最优解。对比最优解和实践中其他两种策略在节省成本方面的优越性，并模拟这一优越性在真实风能数据下的变化。另外，在智能电网能源网络买电策略中，分别在完全信息和不完全信息下得到最优买电策略解析形式最优解，发现随着可再生能源产能的增加，能源网络供应链中的集成商不仅不会减少传统能源的购买，反而会为了规避可再生能源的随机性带来的风险而提高向发电厂的买电量。结果指出，盲目推广可再生能源产能投资可能适得其反，推广可再生能源的同时提高产能预测技术、减少随机产能带来的风险才能更好地发挥可再生能源的效率。扩展内容的研究结果分别也从多个方面向未来智能电网运营管理决策提供参考，为项目负责人开展后续研究打下基础。本项目挖掘的管理启示有助于智能电网集成商和用户节省用电成本、有利于提高智能电网系统的稳定性和可靠性，有利于发挥可再生能源的好处、减少产能随机性带来的风险，为实现节约型、可靠型和稳定型智能电网系统提供理论参考。