论文总字数：43088字

摘 要

本文对考虑需求响应和分布式新能源接入的电力市场相关问题进行了研究和分析。

首先介绍了电力市场的相关理论、基于多代理的仿真基础；接下来对发电侧单独开放的电力市场交易机制、仿真流程进行了介绍，采用基于成本的报价方法和强化学习算法对发电商Agent进行建模，对发电侧开放电力市场的出清价格以及市场力等进行了仿真和分析。

在此基础上，进行了零售侧开放的电力市场仿真，从买电与卖电两个方面分别设计了零售商Agent进行决策的算法；在用户Agent的建模中考虑了其在分时电价机制下的需求响应特性；提出了基于风电出力预测场景的报价策略，讨论了风电参与电力市场的交易机制、出清规则等；结果显示零售侧的开放有利于进一步降低市场出清价格，减少垄断，分时电价机制能够促使用户改变自原来的用电计划，从而使整体负荷曲线更加平滑，对降低电价也有一定的效果。

本文的后半部分对跨区域互联电力市场的输电阻塞问题进行了分析，提出了基于需求响应的互联电网阻塞管理机制，通过整合多种需求侧资源（需求弹性、温控型负荷和可中断负荷），和设置补偿价格、阻塞价格等价格信号，进行自动灵活的负荷计划调整，进而缓解和消除阻塞，并考虑了用电时差和输电损耗对区域电价、阻塞程度的影响。

关键词：电力市场；多代理；需求响应；新能源；阻塞管理

Abstract

This paper studies certain problems of electricity market, taking into consideration demand response and distributed renewable energy.

Firstly, relevant theories and fundamentals of electricity market and multi-agent based simulation were introduced. Then the trade mechanism and simulation procedure of supply-side deregulated electricity market were elaborated. Applying cost-based bidding strategy and reinforcement learning algorithm to build the agent model of power plants, the paper then simulated and analyzed problems such as the clearing price level and market power.

Demand-side deregulated market simulation was studied on the basis of the work above. The decision-making strategy of retailer agents was described from two perspectives, purchasing and selling respectively. The demand response performance was also incorporated into the model of consumers, based on the time-of-use pricing mechanism. Besides, this paper also proposed the bidding strategy of wind farm agents, based on predicting scenarios of wind power generation, and analyzed clearing mechanism of market considering wind energy. The result showed that the deregulation of retail side could effectively reduce the clearing price and prevent monopoly, the TOU pricing could enable consumers to adjust their load plan, making the load curve smoother.

The paper studied the transmission congestion problem of cross-region interconnected electricity market, and proposed a market mechanism based on demand response in order to manage the congestion. By integrating demand side resources such as demand elasticity and temperature-controlled domestic loads, and setting up reasonable price signals such as congestion price and compensation price, the mechanism could lead to flexible adjustment of load demands so that the congestion could be effectively relieved. Besides, the effect of time difference and transmission loss was also taken into account.

Key words: electricity market; multi-agent; demand response; renewable energy; congestion management

目录

摘要 2

Abstract 3

第一章 绪论 6

1.1 选题背景及意义 6

1.2 国内外研究现状 7

1.2.1 电力市场仿真国外研究现状 7

1.2.2 电力市场仿真国内研究现状 8

1.2.3 阻塞管理研究现状 8

1.3 本文主要研究工作 9

第二章 基于多代理的发电侧电力市场仿真 10

2.1 基于代理的计算经济学 10

2.2 发电商Agent决策 11

2.3 强化学习算法 13

2.4 电力市场多代理仿真 14

2.4.1 基本概念 14

2.4.2 交易机制 15

2.4.3 价格出清机制 15

2.4.4 仿真流程 16

2.5 算例分析 17

2.6 小结 19

第三章 考虑需求响应和分布式新能源的电力市场仿真 20

3.1 零售侧开放的电力市场交易机制 20

3.2 零售商Agent建模 21

3.3 考虑需求响应的用户Agent建模 22

3.4 风电参与电力市场交易机制 24

3.5 算例分析 25

3.6 小结 27

第四章 基于需求响应的互联电网阻塞管理研究 28

4.1 需求响应模型 28

4.1.1 负荷需求弹性 28

4.1.2 居民温控负荷建模 29

4.1.3 可中断负荷 29

4.2 阻塞管理的电力市场价格机制 30

4.2.1 基准价格 30

4.2.2 阻塞价格 31

4.2.3 补偿价格 31

4.3 跨区域互联电网阻塞管理 31

4.3.1 时差影响 31

4.3.2 网损修正 31

4.3.3 阻塞指标 32

4.3.4 阻塞管理流程 32

4.4 算例分析 32

4.4.1 场景1 34

4.4.2 场景2 35

4.4.3 场景3 37

4.5 小结 39

第五章 结论 40

参考文献 41

致谢 43

绪论

选题背景及意义

电力是经济社会发展的基本生产要素之一，电力工业是关系到国力、经济、军事和人民生活的支柱产业。由于电力行业显著的规模经济特征，并且在输电和配电等生产环节具有自然垄断属性，垂直一体化的垄断经营模式成为电力工业发展初期的自然选择，并在相当长的时间内有效地推动了电力工业的快速发展，电力系统已经逐步发展成为当今世界上最重要、最复杂的人工系统。

然而，随着产业规模的持续扩大，垄断经营模式的体制性弊端日益显著，导致生产效率低下，浪费严重，难以适应电力工业的发展要求；而科学技术的不断进步，使人们对于电力生产环节中的自然垄断属性有了重新的认识，在发电和卖电等环节引入竞争因素逐渐成为可能。与此同时，新古典经济学派在西方开始崛起，其主张减少政府干预，充分发挥市场作用，提出对具有自然垄断属性的行业实行具有激励机制的监管，该理论逐渐成为世界各国经济政策的主流取向。

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