论文总字数：28098字

摘 要

近年来，我国多省市的电力负荷曲线的峰谷差明显增大，这使得电力系统运行效率低下，同时电网调峰问题也日益突出，实施需求侧响应以改善用户的负荷曲线是一种有效的解决方案。然而，目前有关学者对我国需求侧响应运行机制的探索尚处于起步阶段，迫切需要进一步补充和完善。

本文在国内外相关文献的基础上，主要进行了需求侧响应收益评估、需求侧响应辅助服务贡献率和补贴政策制定方法等方面的研究。首先建立了需求侧响应收益综合评估体系，从经济收益、社会收益和环境收益三个方面评估需求侧响应总收益，并提出了多个市场主体各项具体收益的计算方法。其次，提出了利用用户的负荷特性和用电曲线来量化评估需求侧响应辅助服务贡献率的方法，并对用户的常用设备参与需求侧响应的负荷特性进行分析。最后，在分析电网与用户关于需求侧响应补贴的博弈的基础上，建立了电网与用户收益博弈的模型，最终求解得到使电网收益最大化的最优需求侧响应补贴政策。

关键词：需求侧响应，收益评估，用户辅助服务贡献率，补贴政策

Abstract

In recent years, the peak-to-valley difference of the power load curve in many provinces and cities in China has increased significantly, which makes the system operational efficiency low, and the peak regulation problem of power grids increasingly apparent. So implementing the demand-side response to improve users' load curve is an effective solution. However, at present, the relevant scholars' exploration of demand response operation mechanism in China is still in its infancy, and it is urgently needed to further supplement and perfect it.

Based on relevant domestic and foreign literatures, this paper mainly studies the benefit assessment of demand response, the auxiliary service contribution rate of demand response, and the method of formulating the subsidy policy. Firstly, a comprehensive evaluation system of demand response benefit is established, and the total demand response benefit is evaluated from three aspects, namely, economic benefits, social benefits and environmental benefits. And the calculation methods for various specific benefits of various market entities are proposed. Secondly, a method to evaluate the auxiliary service contribution rate of demand response by using the users' load characteristics and power consumption curve is proposed, and the load characteristics of the users' commonly used appliances participating in demand response are analyzed. Finally, on the basis of analyzing the game between the power grid and the users on the demand response subsidy, a model of the game between the grid and the users is established. And at last the optimal demand side response subsidy policy for maximizing grid revenue is obtained.

KEY WORDS: demand response, the benefit assessment, the auxiliary service contribution rate of users, the subsidy policy

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 概述 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究水平综述 1

1.2.1 需求侧响应收益评估的研究 1

1.2.2 需求侧响应辅助服务贡献率及用户负荷特性的研究 2

1.2.3 基于博弈论的需求侧响应补贴政策制定方法的研究 2

1.3 研究内容及研究思路 3

第二章 需求侧响应收益评估方法 4

2.1 需求侧响应收益综合评估体系 4

2.2 需求侧响应经济收益 5

2.2.1 电网可免投资成本 5

2.2.2 电网网损降低收益 6

2.2.3 电厂可免发电成本 6

2.2.4 机组启停成本降低 7

2.2.5 电厂可免投资成本 7

2.3 需求侧响应社会收益 8

2.3.1 供电可靠性收益 8

2.4 需求侧响应环境收益 9

2.4.1 清洁能源消纳收益 9

2.4.2 用户节能减排收益 10

2.4.3 负荷整形减排收益 10

2.4.4 降低网损减排收益 10

2.5 本章小结 10

第三章 需求侧响应辅助服务贡献率量化评估方法 12

3.1 需求侧响应辅助服务贡献率评估体系 12

3.2 调峰辅助服务贡献率评估 12

3.2.1 用户的负荷预测方法 12

3.2.2 调峰辅助服务贡献率量化评估方法 13

3.3 典型用户参与需求侧响应的负荷特性 13

3.3.1 参与需求响应的负荷特性新指标 13

3.3.2 居民空调负荷的负荷特性 14

3.3.3 热水器负荷的负荷特性 17

3.3.4 电动汽车的负荷特性 19

3.4 本章小结 20

第四章 需求侧响应补贴政策制定方法 21

4.1 需求侧响应补贴政策现状 21

4.2 电网与用户博弈特点分析 21

4.3 主从博弈简介 22

4.4 电网和用户的收益模型 22

4.4.1 用户收益模型 22

4.4.2 电网收益模型 24

4.5 主从博弈模型及求解方法 25

4.5.1 电网与用户的主从博弈模型 25

4.5.2 博弈模型求解方法 26

4.6 算例分析 27

4.6.1 算例概况 27

4.6.2 结果分析 28

4.6.3 需求侧响应最优补贴政策的制定 32

4.7 本章小结 33

第五章 总结和展望 34

致谢 36

参考文献 37

概述

研究背景及意义

在电力需求水平较低的时期，可以通过电力供应侧(发电侧和电网)的投资和建设来满足电力需求的增长。然而，近年来我国电力需求逐步增长且夏季电网高峰负荷多次创造新高，这使得维持电力供需平衡的难度大幅增加；同时，负荷峰谷差的明显增大降低了系统的运行效率，增加了电网调峰的难度。此外，环保要求的提高限制了电力供应侧规模的扩大；可再生能源大规模并入电网使得维持电网安全可靠运行愈发困难。在这种背景下，将电力需求侧作为可调控的资源参与电力系统调度是一种有效的解决方案。

电力需求侧管理（DSM）起源于美国，实施该项目最初的目的是缓解能源危机，此后各种需求侧管理项目逐步在各国推广和实施。近年来，需求侧响应（DR）在各国得到了大规模的实践。需求侧响应是需求侧管理的形式之一，具有削峰填谷、提高系统可靠性、提高系统运行效率、促进可再生能源消纳等作用。

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