一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，包括以下步骤：获取待规划系统数据；建立以综合收益最大化为目标的电源规划两层模型，其中，上层为投资决策层，下层为运行模拟层；采用改进的混合粒子群算法求解所述电源规划两层模型，获得最优电源规划方案；所述综合收益基于随机生产模拟成本、切负荷成本、需求响应成本、弃能成本以及计及需求响应动态电价的发电收益获取；所述需求响应动态电价的获取具体为：以新能源消纳为目标建立需求响应模型，根据弹性电价计算方法获得各典型场景下的动态电价。与现有技术相比，本发明专利技术具有准确性高、适应性强、效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法
本专利技术涉及电力系统电源规划
，尤其是涉及一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法。
技术介绍
需求响应是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。它是需求侧管理(DSM)的解决方案之一。随着即时响应器件的发展，需求响应将作为提高系统灵活性的重要手段之一，在传统电源规划中并未考虑其加入带来的综合收益，随着大规模可再生能源的加入而带来灵活性日益缺乏的现状，需要在电源规划中计及其影响。经对现有文献和专利进行检索发现，现有文献中，王小红、周步祥、张乐等人在《电力系统及其自动化学报》(2015,27(1):43-48)上发表的《基于时变Couple函数的风电出力相关性分析》基于Copula相关性分析理论，提出了采用时变Copula函数来分析风电出力时变相关性，并采用IFM法和AIC法进行Copula函数参数估计和拟合优度检验。邱宜彬、孟翔等人在《太阳能学报》(2017,38(9):2512-2519)上发表的《基于混合藤Couple模型的多维风电出力相关性》针对现有方法无法细致全面地描述多维风电出力相关性的问题，提出结合改进K-means聚类、C藤结构和D藤结构建立混合藤Copula模型，以此描述多维风电出力相关性。但上述方法中均采用C藤和D藤模型，其缺点在于拟合形状较为固定，相对来说R藤模型形式较为多样，对于多元R藤PairCouple相关性建模研究较少。张有兵、任帅杰、杨晓东等人在《电力自动化设备》(2017,37(7):55-62)上发表的《考虑价格型需求响应的独立微电网优化配置》中根据独立型微电网内短期风光出力与负荷之间的供需关系提出一种动态分时电价机制，并基于替代弹性建立价格型需求响应模型，同时从经济性角度出发，计及电价引导下用户的用电行为，建立价格型需求响应参与的独立型微电网的优化配置模型。陈伟坚、邹浩斌等人在《机电工程技术》(2015,44(5)：34-38)上发表的《考虑分布式电源和需求侧响应的配电网综合规划》综合考虑了分布式电源的投资及运行费用、网损费用、可中断负荷补偿费用、引入分布式电源后的购电费用、环境效益并建立目标函数，在进行分布式电源规划时，通过可中断负荷电价引导需求侧响应，将用户侧资源引入配电网规划模型中实行综合规划。上述电源规划中考虑需求侧响应时，均未计及可再生能源出力相关性，但是当集群可再生能源接入时，其出力功率将会很大程度上受到相关性的影响。张节潭、苗淼、范宏等人在《电网技术》(2011,35(11)：44-49)发表的《含风电场的双层电源规划》中建立了电源规划双层模型，上层规划为电源投资决策问题，以发电商总收益最大为目标函数，决策变量是待选电厂的投建时间和台数以及已有电厂的退役时间和台数；下层规划为生产优化决策问题，其又可以分成机组检修计划和随机生产模拟2个子问题，决策变量分别为发电机组的检修时段以及各发电机组在负荷曲线上的运行位置。该模型在计算最终综合效益时，引入了电力市场电价，但未考虑需求侧响应对于电价的动态调整。在现有专利中，陈庭记、赵楠、张锐等人申请的专利技术专利《分布式电源与需求侧响应联合优化运行的方法》以投资成本和运行成本为优化目标，采用双层优化算法确定分布式电源最优的规划容量和位置，其中上层优化决策量为分布式电源的容量、位置和需求侧响应资源的容量，下层优化决策量为需求侧响应资源的出力以及是否调用需求侧响应资源。该方法虽然考虑需求侧响应，但是没有计及需求侧响应所产生的动态电价以及需求侧响应所产生的成本。向唐权、周友富等人申请的专利技术专利《一种基于综合效益分析的微电网优化配置方法》提出一种基于综合效益分析的微电网优化配置方法，通过采集微电网中分布式电源的运行环境数据和负载数据，根据分布式电源模型以及微电网运行方案，获取分布式电源的输出数据和综合效益评估指标，然后以综合效益指标为目标函数，来获取最优化的配置容量。该专利的方法考虑了综合效益，但是对于大规模可再生能源接入的系统来说，未考虑弃能费用，将会造成大量可再生能源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，包括以下步骤：1)获取待规划系统数据；2)建立以综合收益最大化为目标的电源规划两层模型，其中，上层为投资决策层，下层为运行模拟层；3)采用改进的混合粒子群算法求解所述电源规划两层模型，获得最优电源规划方案；所述综合收益基于随机生产模拟成本、切负荷成本、需求响应成本、弃能成本以及计及需求响应动态电价的发电收益获取；所述需求响应动态电价的获取具体为：以新能源消纳为目标建立需求响应模型，根据弹性电价计算方法获得各典型场景下的动态电价。进一步地，所述待规划系统数据包括机组相关数据、负荷相关数据和可再生能源数据。进一步地，所述电源规划两层模型中，上层的目标函数表示为：式中，B为规划方案总的收益现值，Bnt、Bft、Bht、Bwt和B0t分别表示第t年待选核电厂、火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的收益现值；上层的约束条件包括决策变量整数约束、机组投产进度约束、总装机台数约束、发电厂最早投建年限约束、电力平衡条件、电量平衡条件、调峰能力约束和调频能力约束；上层的决策变量为待选核电厂、火电厂、水电厂和风电场的投建时间和台数以及已有电厂的退役时间和台数。进一步地，所述电源规划两层模型中，下层的目标函数表示为：式中，bft、bht、bwt和b0t分别表示第t年待选火/核电厂、水电厂、风电场和已有电厂的运行费用，所述运行费用包括随机生产模拟成本、最优切负荷成本、需求响应成本以及弃能成本；下层的约束条件包括机组检修约束、系统可靠性约束和污染物排放量约束；下层的决策变量为发电机组的检修时段以及各发电机组在负荷曲线上的运行位置。进一步地，所述需求响应模型的目标函数为：式中，Linit(t)、L(t)为t时段原始负荷和响应后负荷值，Pnew(t)、PWT(t)、PPV(t)分别为t时段新能源、风机和光伏发电总量，T为规划期，％ΔL表示消减增加比例；所述需求响应模型的约束条件包括供电方收益约束、电价约束、用户侧收益约束、用电总量不变约束和负荷转移量限制约束。进一步地，所述峰谷时段比例包括峰时段消减增加比例％ΔLp和谷时段消减增加比例％ΔL0，具体为：式中，下标p和o表示峰时段和谷时段，Cp和Co分别为峰时段和谷时段电费占日总电费的比值，分别为谷时段和峰时段的平均电价，sepo为替代弹性系数。进一步地，所述需求响应模型中，考虑相关性获取风机发电总量。进一步地，基于三元R藤PairCopula的联合密度函数获得考虑相关性的风电场同时出力值的概率，进而风机发电总量。进一步地，所述需求侧响应成本计算的公式如下：式中，d为实施直接负荷控制的天数，pc为每组受控负荷的功率，c()为受控负荷系数，s()为受控负荷组数，cc为实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取待规划系统数据；2)建立以综合收益最大化为目标的电源规划两层模型，其中，上层为投资决策层，下层为运行模拟层；3)采用改进的混合粒子群算法求解所述电源规划两层模型，获得最优电源规划方案；所述综合收益基于随机生产模拟成本、切负荷成本、需求响应成本、弃能成本以及计及需求响应动态电价的发电收益获取；所述需求响应动态电价的获取具体为：以新能源消纳为目标建立需求响应模型，根据弹性电价计算方法获得各典型场景下的动态电价。

【技术特征摘要】
1.一种考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取待规划系统数据；2)建立以综合收益最大化为目标的电源规划两层模型，其中，上层为投资决策层，下层为运行模拟层；3)采用改进的混合粒子群算法求解所述电源规划两层模型，获得最优电源规划方案；所述综合收益基于随机生产模拟成本、切负荷成本、需求响应成本、弃能成本以及计及需求响应动态电价的发电收益获取；所述需求响应动态电价的获取具体为：以新能源消纳为目标建立需求响应模型，根据弹性电价计算方法获得各典型场景下的动态电价。2.根据权利要求1所述的考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，其特征在于，所述待规划系统数据包括机组相关数据、负荷相关数据和可再生能源数据。3.根据权利要求1所述的考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，其特征在于，所述电源规划两层模型中，上层的目标函数表示为：式中，B为规划方案总的收益现值，Bnt、Bft、Bht、Bwt和B0t分别表示第t年待选核电厂、火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的收益现值；上层的约束条件包括决策变量整数约束、机组投产进度约束、总装机台数约束、发电厂最早投建年限约束、电力平衡条件、电量平衡条件、调峰能力约束和调频能力约束；上层的决策变量为待选核电厂、火电厂、水电厂和风电场的投建时间和台数以及已有电厂的退役时间和台数。4.根据权利要求1所述的考虑需求响应和综合效益的送端电网电源规划方法，其特征在于，所述电源规划两层模型中，下层的目标函数表示为：式中，bft、bht、bwt和b0t分别表示第t年待选火/核电厂、水电厂、风电场和已有电厂的运行费用，所述运行费用包括随机生产模拟成本、最优切负荷成本、需求响应成本以及弃能成本；下层的约束条件包括机组检修约束、系统可靠性约束和污染物排放量约束；下层的决策变量为发电机组的检修时段以及各发电机组在负荷曲线上的运行位置。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张程铭，江栗，魏明奎，周全，路亮，柳璐，蔡绍荣，程浩忠，罗春林，袁杨，
申请(专利权)人：国家电网公司西南分部，上海交通大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51