[发明专利]基于电-热博弈促进可再生能源消纳的配电系统运行方法

说明书

本发明公开了基于电‑热博弈促进可再生能源消纳的配电系统运行方法，包括：计及电价和热价对用户用能形式的影响，构建负荷用电需求模型，以确定用户参与需求响应后的电负荷值；构建风机出力的不确定性模型，以确定风机输出功率；至少基于负荷用电需求模型和风机输出功率，利用二阶段优化模型得到配电系统的运行策略，以促进可再生能源消纳。本发明一并公开了执行上述方法的计算设备。

技术领域

本发明涉及能源电力技术领域，更具体地，涉及基于电-热博弈的促进可再生能源消纳配电系统的运行方法。

背景技术

近年来气候环境不断恶化，发展清洁、低碳能源成为缓解当前形势的重要手段之一。风电作为技术最成熟的可再生能源之一，其大规模并网成为解决当前环境问题的有效措施，我国也正在大力发展可再生能源，目前我国的风电装机容量已经达到世界第一。

然而，风力发电具有随机性，已有技术无法精准预测其出力情况，这为风电高效并网带来了巨大挑战。此外，由于我国北方城市冬季需要供暖，供暖又主要由热电联产(Combined Heat and Power，CHP)满足，即CHP出力要首先满足热负荷，但CHP在发热的同时必定伴随着发电。这样，CHP就占用了较大的发电容量空间，所以部分风电就会被弃掉，弃风问题更为突出。

需求响应作为一种调节手段，能够在用户侧适时增减负荷，提高可再生能源的利用率。尤其是在综合能源系统中，多种能源之间的替代能有效地促进风电消纳。然而现有研究大多都通过弹性系数理论简单描述负荷需求响应能力，未考虑用户个体的非完全理性行为和个性化选择。且在电-热耦合环境中，大多以综合能源运营商为研究对象，并未考虑现实情况下的电-热独立运营情况。

因此，需要一种在基于CHP的电-热耦合系统中，考虑用户用能选择差异性和可再生能源出力不确定性，促进可再生能源(尤其是风能)高效消纳的配电系统运行方案。

发明内容

为此，本发明提供了基于电-热博弈的促进可再生能源消纳的配电系统的运行方法，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于电-热博弈促进可再生能源消纳的配电系统的运行方法，包括：计及电价和热价对用户用能形式的影响，构建负荷用电需求模型；构建风机出力的不确定性模型，以确定风机输出功率；至少基于负荷用电需求模型和风机输出功率，利用二阶段优化模型得到配电系统的运行策略，以促进可再生能源消纳。

可选地，在根据本发明的方法中，负荷用电需求模型表示为以下公式：

其中，P_t^L为时刻t向用户的售电功率；P_t^base为时刻t的刚性电负荷，为一恒定值；为时刻t的时间可转移电负荷；为时刻t的能源可替代电负荷；为时刻t向用户的售电电价与电价基准值的变化量；为向用户的售热热价与热价基准值的变化量。

可选地，在根据本发明的方法中，时间可转移电负荷表示为：

其中，

式中，P_t^bp、分别为电价基准值下对应的时刻t、t′的时间可转移负荷；α_t、α_tt′分别为价格自弹性系数和互弹性系数；分别为时刻t、t′向用户的售电电价与电价基准值的变化量；分别为时刻t、t′的电价基准值；分别为时刻t、t′的售电电价。

可选地，在根据本发明的方法中，能源可替代电负荷通过如下步骤来确定：生成表征电能的综合效益的第一效用函数和表征热能的综合效益的第二效用函数；基于第一效用函数和所述第二效用函数，确定用户选择用电满足其用能需求的概率；以及至少基于所确定的概率，得到能源可替代电负荷。