风电并网对电力市场需求侧价格响应的影响-戴文威.pdf

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1、学校代号：10532学密号：S1109W228级：普通湖南大学硕士学位论文风电并网对电力市场需求侧价格响应的影晌Impact of the Wind Power Integration into the Power Grid onDemandside Price Response in Electricity MarketbyDai WenweiBE(Changsha University of Science and Technology)20 1 1A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the d

2、egree o fMaster of EngineeringlnElectrical Engineeringin theGraduate S choolofHunan UniversitySupervisorProfessor WU Zhengqiu，Senior Engineer Song JunyingMay,2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明

3、的法律后果由本人承担。储签名噘&或 吼脚年彦日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在 年解密后适用本授权书。2、不保密回。(请在以上相应方框内打“”)作者签名导师签名渤次工程硕士学位论文摘要随着全球工业化的不断深入，对化石能源的需求也不断上升。但是，因为化石能源是不可再生能源，同时会对环境造成非常大的污染。所以，大力发展

4、新能源来替代传统能源是大势所趋。风能作为一种绿色清洁且可再生的能源受到了各个国家的青睐。近年来，随着一些大型风力发电场的并网运行，风电对整个电力系统的影响也会越大。通常认为风电的输出功率会对电价产生一定程度的影响，因此，在大型风电场并网后，需要分析风电输出功率的变化将对电力市场中用户的价格响应以及清算价格产生怎样的影响。本文介绍了需求侧响应的基本理论以及电价的基本概念和定价方法，研究的主要内容如下：第一，通过构造短期供给曲线确定现货定价模型，同时从风电供给曲线、常规发电供给曲线得到市场短期复合供给曲线。结合这两个方面，研究风电供应与电力现货价格的关系，论证了风力发电是如何影响电力市场短期供给曲

5、线，从而进一步的影响到市场的每个小时的价格。第二，建立一个电力需求价格响应的模型，使用电力需求的交叉价格弹性系数和自身价格弹性系数来使模型参数化，同时对一系列的情况进行详细的分析。重点是对价格的短期影响进行分析。第三，模拟和分析了负荷时间序列和价格之间不断地调整直到最后平衡的过程，研究了风电上网对于负荷和市场清算价格的影响。最后，以算例形式模拟分析了某电力系统一天内负荷对价格的响应行为。综上所述，本论文研究解决的问题对于增强社会对风力发电的认识，完善风电等新能源发电项目的技术经济评价理论，促进我国新能源发电事业健康持续发展具有重要的理论与实践作用。关键词：风力发电；电力市场；需求侧响应；电价；

6、价格弹性系数II风电并网对电力市场需求侧价格响应的影AbstractWith development of global industralization，the demand for fossil fuels are alsorisingHowever，because the fossil energy is non-renewable energy，and it also causegreat pollution to the environmentTherefore，developing new energy resourses toreplace traditional energy

7、is the general trendWind energy as the clean and renewableenergy is emphasized by most countriesIn recent years，with the number of large-scalewind farm connecting into the power grid，impact of the wind power on the entirepower system will be larger than beforeUsually the output of wind power would h

8、avea certain degree influnce on eletricity priceTherefore，after the largescale wind farmconnects the power grid，we need to analyze how the wind power would affect theuserS response and the clearing price of electricity marketThis paper introduces the basic priciples of demand-side response and the b

9、asicconcepts and methods of fomulating electricity price，the main contents of the paperare as follows：First，the spot pricing model can be determined by constructing the short。runsupply curve，and the shortterm market composite supply curve can be acquierd bycombination of the wind power supply curve

10、and the conventional power supplycurveThen，with these two aspects we can study on relationship between wind powersupply and spot electricity price and demonstrates how the wind power wouldinfluence the electricity market shortterm supply curve，and further affect theelectricity marketS every hour ele

11、ctricity priceSecond，we should establish model between power demand and priceresponse，and make the model parameterized by cross price elasticity coefficient andown price elasticity coefficient of electricity demand，then carry on the detailedanalysis of a series of situationsThe key is to analyze the

12、 short-term impact ofelectricty priceThird，we need to simulate and analyze the contant adj ustment process betweenload time series and the price until the final balance，and study the effect on the loadand the market clearing price after the large-scale wind farm connects into the powergridIII工程硕士学位论

13、文Finally，using an example simulates and analyzes the response behavior of theload to the electricity price within one day in some power systemTherefore，the issues which this paper solved has important theoretical andpractical significance to enhance the community awareness of the wind power，improve

14、the technical and economic evaluation theory of wind power and other newenergy power generation proj ects and promote ChinaS new energy sustainable andhealthy developmentKeyWords-Wind Power Generation I Electricity Market：Demand-side Response：Electricity Price：Price Elasticity CoefficientIV风电并网对电力市场

15、需求侧价格响应的影目 录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书I摘要IIAbstractIII第1章 绪论111课题的来源与选题的意义112国内外研究现状213第2章2122232425第3章313233121需求侧管理应用现状2122风电并网对需求侧响应方面的研究3论文研究的主要内容及成果创新点4需求侧响应的基本理论分析一6需求侧响应的定义和措施一6211需求侧响应的定义6212需求侧响应的措施6有序用电、需求侧响应与需求侧管理的关系9需求侧响应的参与过程和方式10231电力公司参与需求侧响应的过程和方式10232用户参与需求侧响应的过程和方式11电力需求弹性及其影响因素12本章小结14

16、电价的基本理论分析15电价的作用和特点15311电价的作用15312影响电价的因素15313电价的特点17电价的定价方法17321以成本为导向的定价法18322以需求为导向的定价法18323以竞争为导向的定价法19边际成本定价19331边际成本一19332短期边际成本和长期边际成本19333边际成本定价原理20V工程硕士学位论文34第4章414243334边际成本定价的特点22本章小结22风电并网对电力市场需求侧价格响应的研究23引言一23电力现货价格与风电供应关系分析23421现货定价模型和市场短期供给曲线的关系研究23422常规发电总供给曲线的分析24423风电短期供给曲线分析一25424

17、市场短期复合供给曲线分析26每小时用户的实时电价响应的分析27431每小时电价响应模型的假设条件分析27432自身价格弹性和交叉价格弹性的确定28433价格弹性系数矩阵的确定29434价格弹性系数矩阵值的估算3144风电对市场清算价格和负荷的影响分析3245算例分析3446本章小结38结论与展望39致谢44VI工程硕士学位论文第1章绪论11 课题的来源与选题的意义化石能源对人类社会发展的进步起到了不可磨灭的作用，但是随着化石能源的大量开采及消耗，全球出现了能源危机，同时环境也受到了严重的破坏1H21。所以，风电以其绿色清洁受了全世界各个国家的青睐和重视。风电是清洁、无污染、可再生的绿色能源，以

18、及风电场具有建设工期短，造价低，占地少等显著优点，从这些角度来看，大力发展风电可解决当前的诸多矛盾，具有巨大的环境价值和经济效益【3H51。从全球风电新增发电装机容量的角度来看，2012年世界新增发电装机容量为44711MW，同比增长101，从主要国家看，2012年全球风电新增装机容量排名前十的国家分别是中国、美国、德国、印度、英国、意大利、西班牙、巴西、加拿大、罗马尼亚等国家和地区，新增装机容量分别为13200MW、13124MW、2439MW、2336MW、1897MW、1273MW、1122MW、1077MW、935MW、923MW，占全球风电新增装机容量的市场份额分别为30、29、5、

19、5、42、28、25、24、21、21。从全球风电新增发电装机容量的角度来看，2012年全球风电产业累计装机容量高达282430MW，同比增长187。从主要国家看，中国、美国、德国、西班牙、印度、英国、意大利、法国、加拿大、葡萄牙等国家和地区的累积装机容量位居全球前十位，2012年累计装机容量分别为75564MW、60007MW、31332MW、22796MW、18421MW、8445MW、8144MW、7196MW、6200MW、4525MW，占全球风电累计装机容量的市场份额依次为268、212、111、81、65、3O、29、25、22、16【oJ。从中国风电总体发展状况的角度来看，201

20、2年中国(不包括台湾地区)新增安装风电机组7872台，装机容量123200MW，同比下降265；累计安装风电机组53764台，装机容量75564MW，同比增长208。从风电区域发展状况的角度来看，2012年，华北地区继续保持了全国领先水平，风电总装机容量达到30000MW，其中内蒙古自治区累计风电装机容量都保持了全国第一的位置，累计装机容量达到186238MW；河北省新增装机容量为9088MW，累计装机容量接近79788MW；山西省风电装机也出现了较快增长，当年新增容量为1026MW。由于受到风电并网问题的制约，东北、西北地区风电装机虽然也有所增长，但整个三北地区的风电装机增长速度相对前几年有

21、所放缓。2012年风电并网总量达到75324MW，连续三年位居全球第一，已成为第三大主力电源，对优化能源结构、促进节能减排的作用日益凸显。我国已取代美国成为世晃第一风电大国，国家电网成为全球风电规模最大、发展最快的电网，大电网运行大风电的能力处于世界领先水平【_71。风电并网对电力市场需求侧价格响应的影响从2012年全球以及中国的风电发展情况来看，风电已经具有相当大的规模，随着风电技术的不断成熟，风机的装备成本也大幅下降，全球及中国的风电产业也将继续壮大。与发达国家相比，我国风力发电的装机容量与其他传统能源相比，其比例还相对较低，对风力发电在经济及环境等方面诸多效益还没有完全的认识。所以，本论

22、文增强社会对风力发电的接受程度，完善风力发电项目的技术经济评价理论，对风力发电在我国的发展起到了巨大的理论支撑作用。12 国内外研究现状121需求侧管理应用现状欧美对需求侧管理的研究与实施起步较早并取得了可观的社会经济效益。1美国美国自70年代就开始了对需求侧管理的研究和实施，并且得到了政府的大力支持。电力公司激励参与推广需求侧管理以降低运行费用，少建或缓建新电源，以获得更大的经济效益。电力用户积极参与需求侧管理的计划实施，以降低电费支出。早在1990年，美国电力公司节电1703TWh，占全国总发电量的1，而实施需求侧管理的投资才1206亿美元，仅占电力部门当年总投资的07。2欧洲在欧洲，需求

23、侧管理得到了普遍推广。法国电力公司1999年仅负荷控制技术一项，通过对制冷、供热负荷的组控、群控和蓄冷蓄热技术改造，将全网平均负荷率提高了5个百分点。加拿大在80年代强力推广需求侧管理，同时在工业企业采用可中断负荷方式，削减高峰负荷近17GW。3台湾台湾省电力公司实施需求侧管理的主要措施是：(1)配合电力价格调整，逐年拉大峰谷电价，差鼓励用户充分利用低价电能；(2)放宽可停电电价适用范围，以此降低尖峰负荷；鼓励企业自备热电厂；(3)实施季节电价；(4)实现电力需求侧的计算机管理。通过这些措施，提高了负荷率，减小了峰谷差，有效地利用现有的电源设备，缓和了新建电厂的压力。4中国我国是一个电力消费大国，随着经济发展和人民生活水平提高，在今后一个相当长的时间内，电力将保持较快的增长速度。同时，我国是人均能源缺乏的国家，人均煤炭占有量只有世界平均水平的55，石油人均占有量只有世界平均水平的10，人均天然气占有量不到世界平均水平的5。因此，我国在电力发展的同时必须重视能源节约的问题。当前，我国制定了新的电力发展政策，即“优化火电结构，优先发展水电，适当发展核电，积极利用新能源”。我国的需求侧管理起步较晚，目前应用的还不太成熟。不过已经有许多地区意识到