一种用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，包括依次配合设置的系统动力学模型、系统动力学仿真模型、保障用户与调峰的政策组合模型、以及调峰管理技术标准模型。本发明所述用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，可以克服现有技术中生产成本高、经济效益差和用电可靠性低等缺陷，以实现生产成本低、经济效益好和用电可靠性高的优点。
【专利说明】一种用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力节能【技术领域】，具体地，涉及一种用户参与新能源发电调峰的辅 助服务政策仿真模型。
【背景技术】
[0002] 随着接入系统的风电容量逐渐增大，电网系统面临的调峰困难也随之增加。调动 电力用户尤其是大用户如高载能企业参与调峰将成为解决目前风电上网难，弃风现象频繁 的重要措施。对于有负荷调节能力的电力用户，可以通过在特定时段中断用电来参与调峰， 中断负荷对用户的生产会造成一定的影响，可给予一定的补偿来激励其参与调峰。电力用 户参与调峰给系统带来了诸多益处，最重要的是降低了系统的峰谷差，降低了系统运行成 本，同时可以减小系统的开机容量，降低系统最小技术出力，增加了系统消纳风电的能力。
[0003] 为了鼓励风电发展，国家提出了电网公司全额收购风电电量的政策，但是由于系 统调峰容量不足造成了风电场难以全额发电的局面，弃风现象严重，阻碍了风电的发展。一 般情况下，风电并网对调峰容量的需求等于风电并网容量。造成调峰容量不足的主要原因 是由于系统负荷水平确定的情况下，系统调峰容量有限，部分火电机组无法上网发电，浪费 了部分火电机组的调峰能力。系统消纳风电的能力是系统负荷曲线与最小技术出力之间的 面积，由于区域内负荷水平难以短时期内提高，通过恒功率或逆功率电力外送可以增加系 统负荷水平提高风电消纳能力，同时可以通过峰荷时段中断部分负荷减少系统峰荷来减少 开机容量降低系统最小技术出力来增加风电消纳能力。通过必要的补偿措施，鼓励电力用 户减少或中断峰荷时段的负荷降低系统峰荷将是可行且有效的措施。
[0004] 风电投资商根据收益成本比做出风电投资决策，当目前收益成本比大于预期曲线 时，投资商增加风电投资，相应的调峰需求也将增加，调峰容量缺额将增大，此时必须增加 补偿费率来调动更多的用户调峰容量来保证风电场的发电量。随着调峰费率的增加，用户 的调峰容量相应的增加，风电场支付的调峰费用也相应增加，对风电投资产生负反馈的作 用。对于参与调峰的用户，减少或中断负荷会对其生产造成一定的损失，但只要补偿费用能 弥补其损失，就会积极参与调峰，并且在调峰过程中，通过控制其调峰容量使收益最大化。
[0005] 电力系统作为能源系统的重要组成部分，其规划、建设、生产、消费的全过程也是 一个大时间常数的惯性系统。电源投资建设是该惯性系统的重要环节，具有资本密集度高， 建设周期长，服役期长的特点。随着电力市场改革的推进，电源投资建设受市场供需平衡的 调节，表现为一个复杂的非线性动态系统，本发明的技术方案用动力学模型、理论和方法去 分析和控制。
[0006] 风电投资商受到利润的诱发，增加风电容量投资。随着风电容量的增加，电网消 纳风电所需的调峰容量也将增加，势必会造成调峰容量短缺，通过增加补偿费率可以调动 部分电力用户的调峰容量弥补暂时的缺额，相应的补偿费用也会提高，从而降低了风电场 的利润，形成一个负反馈。风电容量增加的同时，由于施工成本的增加以及风电资源特性变 差，风电开发的成本也将有所提高，也会影响到风电场利润，形成一个负反馈。
[0007] 由于补偿费率的增加相应的补偿费用也会增加，使得电力用户的利润增加，受到 利润的诱发，电力用户增加调峰容量以期获得更大利润，但是调峰容量的增加降低了企业 的产品产量，增加了单位生产成本，抑制了利润的增加，形成了两个负反馈。系统因果关系 如图1所示。
[0008] 因此，对电力用户参与调峰的辅助服务政策进行仿真，可以提高用户参与调峰的 积极性，同时，可以最大程度上提高用户和电网的效益。
[0009] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在生产成本高、经济效益 差和用电可靠性低等缺陷。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用户参与新能源发电调峰的辅助服 务政策仿真模型，以实现生产成本低、经济效益好和用电可靠性高的优点。
[0011] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用户参与新能源发电调峰的辅 助服务政策仿真模型，包括依次配合设置的系统动力学模型、系统动力学仿真模型、保障用 户与调峰的政策组合模型、以及调峰管理技术标准模型。
[0012] 进一步地，所述系统动力学模型，用于运用系统动力学原理和方法建立的用户参 与调峰的辅助服务政策仿真；和/或，
[0013] 所述系统动力学仿真模型，用于运用用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿 真模型进行仿真；和/或，
[0014] 所述保障用户与调峰的政策组合模型，用于提供用户参与调峰的辅助服务政策措 施；和/或，
[0015] 所述调峰管理技术标准模型，用于为调峰管理提供一个管理标准，便于调峰管理 和决策。
[0016] 进一步地，所述系统动力学模型，运用系统动力学原理和方法建立的用户参与调 峰的辅助服务政策仿真的操作，具体包括：
[0017] 风电投资商根据预期的收入成本比Htl，确定未来风电的投资趋势；当实际的收入 成本比大于预期时，加大投资力度，风电容量随之增加，反之则减少投资；风电投资作为资 本密集型产业，应该投资过程中采取措施，避免投资过热造成资源浪费；风电容量运动方程 可表不为：
[0018] (1 -1):
[0019] W为风电容量，第一项为比例项，a为比例系数，风电容量按照实际预期收入成本 比之差成比例变化；第二项为微分项，K为微分系数；
[0020] 风电投资收入成本比： D TT _ DW
[0021] n 。妒 (1-2)；
[0022] Bff = PffQff-Cc (1-3)；
[0023] Cff = WI (1-4)；
【权利要求】
1. 一种用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，其特征在于，包括依次配 合设置的系统动力学模型、系统动力学仿真模型、保障用户与调峰的政策组合模型、以及调 峰管理技术标准模型。
2. 根据权利要求1所述的用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，其特征 在于，所述系统动力学模型，用于运用系统动力学原理和方法建立的用户参与调峰的辅助 服务政策仿真；和/或， 所述系统动力学仿真模型，用于运用用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模 型进行仿真；和/或， 所述保障用户与调峰的政策组合模型，用于提供用户参与调峰的辅助服务政策措施； 和/或， 所述调峰管理技术标准模型，用于为调峰管理提供一个管理标准，便于调峰管理和决 策。
3. 根据权利要求2所述的用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，其特征 在于，所述系统动力学模型，运用系统动力学原理和方法建立的用户参与调峰的辅助服务 政策仿真的操作，具体包括： 风电投资商根据预期的收入成本比Htl，确定未来风电的投资趋势；当实际的收入成本 比大于预期时，加大投资力度，风电容量随之增加，反之则减少投资；风电投资作为资本密 集型产业，应该投资过程中采取措施，避免投资过热造成资源浪费；风电容量运动方程可表 示为：
W为风电容量，第一项为比例项，α为比例系数，风电容量按照实际预期收入成本比之 差成比例变化；第二项为微分项，K为微分系数； 风电投资收入成本比： wW "丄 \丄丄/ ?
BW、CW分别表示风电投资的收入与成本，PW、QW*别为风电上网电价及电量，C。为调峰补 偿成本。 AH = H-H0 (1-5)； Htl用Cw的表函数表示，理性的投资商会期望在投资成本增加时，收入成本比能有所增 力口，至少应保持不变； 单位容量成本I用W的表函数表示；补偿费用：为了激励高载能企业参与调峰，需支付 其必要的补偿费用； Cc = R · M (1-6)； R、M分别为调峰补偿的费率及调峰效果； 补偿费率运动方程：补偿费率由调峰容量的供求关系决定，当供不应求时，费率上涨， 反之亦然；
第一项为比例环节，β为比例系数，补偿费率按照调峰容量缺额比例调整；第二项为 微分环节，K为微分系数；
Md分别为调峰容量的供给与需求，调峰容量需求等于风电容量，供给由火电机组调 峰容量Mt、水电调峰容量Mh及高载能调峰容量M组成，△ M为调峰容量缺额，当调峰容量有 缺额时风电不能缺额上网发电将产生弃风，发电量将会降低，η为风电场可利用率； 高载能企业调峰容量运动方程：高载能企业以不参与调峰时的利润作为利润预期，当 参与调峰利润大于预期利润时，按照利润的增加趋势控制调峰容量，即按照利润增量率方 向调整，以期获得更大利润；当参与调峰使得利润小于预期利润时，快速调整调峰容量到 〇 ;
Y、K分别为调节系数，B、Btl分别为高载能企业的利润及利润预期，T、P分别为产量及 产品价格A1为单位成本，随着高载能调峰容量的增加，中断负荷时间增加，热损失随之增 力口，单位成本按指数增加，表示为调峰容量M的表函数； 产量T也用调峰容量的表函数表示，随着调峰容量的增加，企业生产时间及效率都会 降低，产量随之降低。
4.根据权利要求2所述的用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，其特征 在于，所述系统动力学仿真模型，运用用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型 进行仿真的操作，具体包括： 使用Vensim系统动力学仿真软件对上述模型进行模拟； 利用所搭建的模型，对高载能电力用户参与系统调峰，消纳风电的政策进行系统动力 学仿真，同时分析了政策对本区域电量外送及高载能产品价格变化的敏感性； 进一步对电力外送以及冶金产品价格对政策的敏感性进行了分析。
5. 根据权利要求2所述的用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，其特征 在于，所述保障用户与调峰的政策组合模型，提供用户参与调峰的辅助服务政策措施的操 作，具体包括： 3. 1)实施高载能用户优惠电价，鼓励用户用电，提高系统负荷水平，有助于实现甘肃风 电就地消纳； 3. 2)实施高载能用户错峰峰谷电价，鼓励有负荷调峰能力的高载能用户错峰运行，提 高系统风电消纳能力； 3. 3)关注高载能行业市场状况，结合大规模风电接入后调峰容量的缺口情况，调整高 载能用户参与调峰的补偿费率，使补偿费用能覆盖由于参与调峰造成的高载能用户的损 失； 3. 4)探索可中断负荷需求侧竞价市场补偿机制，建立开放的、公平的、竞争的需求侧辅 助服务市场。
6. 根据权利要求2所述的用户参与新能源发电调峰的辅助服务政策仿真模型，其特征 在于，所述调峰管理技术标准模型，为调峰管理提供一个管理标准，便于调峰管理和决策的 操作，具体包括： 4. 1)主题内容与适用范围的设置； 4.2)引用标准的设置； 4. 3)术语的设置； 4.4)技术要求的设置。
【文档编号】G06F17/50GK104376165SQ201410642593
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】刘福潮, 王维洲, 郑晶晶, 张刚, 解佗, 杜培东, 韩永军, 马朝晖, 张建华, 李玉, 王庆玲, 李正远, 孟珺遐, 彭晶, 陶国龙 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 西安理工大学, 甘肃省电机工程学会科技咨询部