基于GridLAB-D的经济需求响应模型研究与仿真

近年来,伴随着电力市场机制的逐步推广和完善及智能电网的逐渐普及,电力需求响应的市场环境、运营方式等都发生很大的改变。经济需求响应(Economic Demand Response,EDR)是在较为完善的电力市场环境下依靠智能电网技术支撑下得以实施的。本文以EDR为研究对象,首先剖析了EDR的内涵,并分别从市场条件和物理条件分析了EDR的实施前提。然后分别从宏观的长期的经济效益和微观的短期的执行细节两个方面进行研究。在宏观方面,本文在研究Pennsylvania-New Jersey-Maryland(PJM)电力市场的EDR的基础上,针对PJM电力市场中近年来发生的Electirc Power Supply Association(EPSA)决议风波所暴露出来的各方利益不均衡等问题,提出在电力批发市场中,使发电商也参与到EDR的交易中,采用负荷转移与负荷削减模式共存的EDR代替原先单一负荷削减模式下的EDR,从而构建出峰时与谷时相对应的EDR参与交易的批发市场;同时在构建EDR模型时,考虑用户基线负荷(Customer Baseline Load,CBL)误差不确定性的因素,以准确地计算EDR的真实响应误差。采用了PJM中长期的负荷数据和EDR实施数据进行简要的案例分析,结果表明:考虑CBL误差能估计出需求响应误差的真实成本;而本文提出的EDR方案不仅能够一定程度上协调发电商、负荷服务商和削减服务供应商之间的利益,也能让市场和电网的效益得到提高。在微观方面,在进一步验证宏观方面所提出的市场模式的同时,对EDR实施细节方面的问题进行仿真和分析。采用了新型的智能电网仿真软件Grid LAB-D。在深入分析GridLAB-D中的需求响应模型的基础上,针对该软件当前版本的缺陷和本文仿真的需要,对Grid LAB-D进行改进;在Visual Studio2005和MinGW的编译环境下,同时采用runtime class和源码开发模式对GridLAB-D的market模块增加了通用报价器的功能,对所有的市场成员均添加了报价函数,并对一些内部函数增加外部接口。最后采用Grid LAB-D搭建了改进的IEEE13节点的模型,建立电力批发市场,进行4个情景下的仿真,重点验证PJM和本文提出市场模式下EDR的实施效果,并从需求响应反弹、响应负荷结构的影响以及供应价格曲线的影响等方面探讨EDR具体的实施细节。