[发明专利]一种考虑需求响应的系统备用容量决策方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑需求响应的系统备用容量决策方法，属于电力系统规划技术领域。

背景技术

需求响应已经被证明可以通过价格信号、签订合同等措施引导用户调整用电方式，从而起到移峰填谷、提高负荷率的作用，有效提高电力系统运行效率和供电可靠性。而强健的电力系统还要求有充足的备用容量维持电力系统调峰、调频的顺利展开，同时保证紧急情况下系统安全稳定运行。随着电力工业改革进程的深人，引入价格竞争机制，组织发电厂商进行备用服务竞价，获取系统所需的备用容量，对备用机组支付容量费用，是电力市场建设的重要内容。

根据发电机组的响应速度，备用可分为调节备用、旋转备用、非旋转备用或替代备用等几类。在这几类备用中，调节备用用于瞬时响应系统运行状态轻微变化引起的频率波动，只有装有自动发电控制装置AGC的发电机组才能提供这种备用，在系统实时运行中调节备用将被频繁调用。系统中负荷发生较大变化或发电机故障造成的功率缺额则由旋转备用和非旋转备用或替代备用来承担。随着电力市场体制的不断深化，电力系统的各参与者在考虑电力系统的安全可靠性之外，越来越多地开始考虑自身的经济效益，在这一背景下，研究适应市场体制的电力系统备用容量机制已成为必需。

当系统处于十分紧急的态势时，强制切负荷是迫不得已的手段。但随着社会文明程度和电力市场的发展，过多使用强制切负荷手段可能会造成用户的过大损失，显然不能被电力用户所接受，同时也不利于电力市场的平稳运行。可中断负荷管理使用户的自我需求管理积极性得到一定程度的提高。对于具有一定负荷弹性和快速调节能力的电力用户，在系统负荷高峰期或紧急情况一下发电容量不足时，如果主动采用调控手段，在允许的时间内削减部分负荷，也就相当于向系统提供了旋转备用，可减少系统短时功率缺额，对保证安全运行具有重要作用。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种考虑需求响应的系统备用容量决策方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种考虑需求响应的系统备用容量决策方法，包括如下步骤：

步骤一：基于价格弹性理论计算用户的削负荷成本即缺电成本；

步骤二：计算系统的备用成本；

步骤三：建立系统最优备用容量决策模型的目标函数；

步骤四：确定系统最优备用容量决策模型的约束条件；

步骤五：根据目标函数与约束条件，求解出目标函数中备用容量，即为系统最优备用容量。

所述步骤一：包括如下步骤：

1a：假定第j个用户的电力需求为指数形式的曲线，即：

P_dj(p)＝kp^ε

式中，ε表示电力的需求弹性，由定义有：

若正常情况下，该用户的电力需求量为P_dj0，支付的电价为p₀，则：

1b：消费者剩余的损失为：

由上式可知，计算需求响应后，单位容量的缺电成本随市场平衡点(P_dj0,p₀)变动，所产生的总缺电成本可用消费者剩余的损失计算函数式计算得出C_Dj(ΔP_dj)。

所述步骤二包括如下步骤：

2a：系统的备用成本是容量成本和实时调用电量成本两部分组成；用下式表示：

C_G(G_stb,Q)＝G_stbp_c+Qp_e

式中，C_G(G_stb,Q)为备用成本，G_stb为备用容量，p_c和p_e分别为备用容量单位边际价格和电量单位边际价格；

2b：Q与系统中发电机的强迫停运率有关，用下式表示：

式中：N_i为节点i上发电机的集合,为该集合内发电机的个数；M_G为系统内所有发电机节点集合，为该集合内节点的个数；η_im为节点i上第m台发电机的强迫停运率，为已知常数；Q_im为当节点i上第m台发电机停运时投入的备用容量。