新能源电力系统源荷互动关键问题的研究

可再生能源开发利用规模的增加及其在电源结构中占比的日益上升,使得电力系统的形态结构以及运行控制方式发生了根本性变化,逐步形成了新能源电力系统。如何安全高效地消纳间歇性可再生能源已成为新能源电力系统面临的重大现实问题,当前国内外研究成果主要集中在供给侧电源的优化设计、电网侧的优化调度策略以及需求侧的响应机制及规划管理等方面。涉及电力系统运行稳定性和经济性、源荷资源联合规划等方面的研究还处于初级阶段。因此,建立新能源电力系统能量平衡、经济性以及源荷联合规划模型,对国家推进供给侧结构性改革,制定阶段性节能减排目标,可再生能源电源建设标准以及电价补贴等相关政策提供理论依据具有十分重要的意义。本文研究内容主要包括如下几个部分：提出应对双侧随机的新能源电力系统能量平衡模型。在研究供给侧电源出力特性和需求侧负荷响应特性的基础上,分析了当前可再生能源消纳困难的瓶颈问题。针对源荷双侧随机且供需呈逆向分布的特点,基于常规发电机组调节能力极限建立新能源电力系统能量平衡模型,研究了负荷变化空间下风光等可再生能源接入标准以及基于需求侧响应的源荷互动机制,解决大规模可再生能源接入电力系统稳定性问题。提出能量均摊成本(Levelized Cost of Energy, LCOE)最小的新能源电力系统运行经济性模型。在分析源荷互动成本及收益的基础上,提出基于多智能体技术的源荷互动一体化调度策略,采用改进的万有引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm,GSA)求解满足约束条件下机组的最优组合以及电力供需在不同时间尺度上的能量匹配方案,解决大规模可再生能源接入电力系统经济性问题。研究基于合作博弈的源荷互动成本分摊机制,以电量和电价为联系,基于Shapley值法计算新能源电力系统各利益主体的成本分摊机制,并在此基础上提出政府的补贴政策建议。提出了基于可持续发展的主动配电网源荷联合规划模型。将配电网中分布式电源和需求响应资源统筹考虑,以规划期内总投资成本最小为目标,主动配电网可持续发展三点内涵为约束条件,基于改进GSA算法求解当前电力系统供需现状至最优源荷资源结构之间的规划方案,实现电源结构的调整与优化,以及需求侧资源的合理配置。在整体规划方案最优的前提下,分别以分布式电源和电动汽车换电站为代表研究了电源和需求侧资源建设标准,避免无序建设所造成的资金和资源浪费。研发新能源电力系统源荷互动分析平台。采用构件／架构技术对分析平台进行设计,并基于大数据技术进行研发。以某地区电网实测数据为基础,验证本文提出模型的准确性和有效性。在实证分析的基础上验证本文所提出方法的合理性。