差异分摊成本核算论文提纲

论文题目：考虑新能源消纳的辅助服务成本分摊新机制研究

摘要：目前,我国新能源发电装机持续快速增长,同时又要保证全额并网、全额消纳,着实给电网调节能力带来了巨大的挑战。新能源发电出力具有波动性、不确定性和间歇性,是一种不稳定的电力供应电源,此外由于新能源发展速度偏快超出规划速度,导致系统用电峰谷差增大,系统调节能力不足,需要常规电源为其提供调峰与备用辅助服务。论文首先对新能源并网下的辅助服务需求容量问题展开了研究与计算,在此基础上对辅助服务成本核算问题进行了研究与建模,接着对新能源并网引致的辅助服务成本分摊问题进行了多主体多角度的建模与深入分析,最后综合上述辅助服务需求容量计算、辅助服务成本核算及辅助服务成本分摊机制的研究成果,对新能源出力最优并网策略进行了建模与分析。首先,开展新能源并网下的辅助服务需求容量计算。基于对新能源并网情况下的辅助服务需求类型分析,构建新能源并网出力最佳可信区间估计模型对新能源并网的波动性与不确定性进行量化分析。基于新能源并网出力最佳可信区间估计结果对新能源发电并网引致的调峰与备用辅助服务容量值进行计算,确定新能源发电并网将导致的电网调峰与备用辅助服务容量值。算例结果表明,新能源预测误差与预测功率存在相关性,最佳可信区间估计模型所确定的优化分段方式能实现对新能源预测出力整体可信区间上下限更准确地估计,进而能更合理地刻画新能源发电并网引致的调峰与备用辅助服务容量值。接着,构建辅助服务成本核算模型。基于辅助服务成本来源分析,分别对新能源并网引致的调峰与备用辅助服务的成本构成进行分析与建模。调峰辅助服务成本主要由调峰服务固定投资成本、发电机组偏离最佳运行工况所造成的调峰效率损失成本及调峰机会成本构成。备用辅助服务成本由于火电出力在其调度安排值附近的变动概率近似服从正态分布,主要由备用装机容量的固定成本与预留备用容量造成的机会成本构成。在此基础上,分别对上述成本核算模型进行推演,形成成熟化的辅助服务成本核算公式。算例结果表明,新能源并网将导致电网调峰成本与备用成本的进一步上升,对系统的调峰能力与备用能力提出了更高的要求。然后,提出新能源并网引致的辅助服务成本分摊机制。通过引入风险因子对经典Shapley值辅助服务成本分摊法进行改进,并结合EANS辅助服务成本分摊法的求解优势提出了考虑熵权法的EANS-改进Shapley值法辅助服务成本分摊模型,基于该模型首先对新能源与负荷间的辅助服务成本分摊问题进行了研究与分析,再对新能源内部的风电与光伏间的辅助服务成本分摊问题进行建模与推演,并将研究主体扩大到n个新能源电站,形成成熟化的、可代入的调峰与备用辅助服务成本分摊解。算例结果表明,新能源与负荷在调峰辅助服务成本分摊额上差异较大,新能源应分摊1 7的电网调峰辅助服务成本,而在备用辅助服务成本分摊额上两者差异相对较小,新能源需分摊1 5的电网备用辅助服务成本,新能源参与辅助服务成本分摊后将导致其收益下滑大约5%左右。对经典Shapley值法的改进使得辅助服务分摊中的风险问题有了合理的、差异化的度量,避免了新能源因承担过多辅助服务成本分摊额而导致其收益下降过多的问题。而考虑熵权法的EANS-改进Shapley值法在综合EANS法与改进Shapley值法这两种方法优点的基础上,能使辅助服务成本分摊计算结果更为合理,从而火电对新能源的接入的包容性及提供相应辅助服务的积极性将得到提升。最后,研究新能源出力最优并网策略。基于新能源优化并网的必要性分析发现充分利用不同新能源机组发电出力的互补特性,可形成新能源并网优化出力曲线,减少新能源并网对电网的冲击,由此提出基于新能源最高消纳率的集群新能源发电并网预测出力组合优化模型,该模型基于上述辅助服务需求容量计算模型、成本核算模型及成本分摊模型,对优化并网后的新能源发电组合在分摊相应的辅助服务成本后的收益值进行计算,并开展平滑负荷波动的适应度建模及综合负荷波动的负荷率贡献度建模,通过引入随机因素的改进贪婪搜索算法的求解,确定出新能源消纳率最高下的最佳新能源发电组合形式。算例结果表明,组合优化后集中调度区域的新能源消纳率的小幅降低带来了新能源并网特性的极大改善,剩余未能参与组合优化并网的新能源发电出力,可通过新能源集中调度区域内能提供就地消纳能力的储能设备及需求响应资源负责消纳。从而能使集中并网的新能源机组对接入电网的影响大大降低,在实现新能源全额消纳的基础上,不仅能保证新能源发电具有一定的收益,还能保证其对负荷波动规律具有一定的适应度,对电网也具有一定的负荷率贡献度。

关键词：新能源并网;辅助服务;容量计算;EANS-改进Shapley值法成本分摊;新能源消纳

学科专业：电气工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外辅助服务现状

1.2.2 新能源预测误差分析研究现状

1.2.3 辅助服务成本分摊机制研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 基于新能源并网的辅助服务需求容量计算

2.1 新能源并网下辅助服务需求类型分析

2.2 新能源并网出力最佳可信区间估计模型

2.2.1 基于核密度法的可信区间估计

2.2.2 基于预测功率优化分段的最佳可信区间估计模型

2.3 基于新能源并网出力最佳可信区间的辅助服务需求容量计算

2.4 算例分析

2.4.1 新能源并网出力最佳可信区间估计结果

2.4.2 基于新能源并网出力最佳可信区间的辅助服务需求容量

2.5 本章小结

第三章 辅助服务成本核算模型

3.1 辅助服务成本来源

3.2 调峰辅助服务成本核算模型

3.2.1 调峰成本构成分析

3.2.2 调峰成本模型推演

3.3 备用辅助服务成本核算模型

3.3.1 备用成本构成分析

3.3.2 备用成本模型推演

3.4 算例分析

3.4.1 调峰辅助服务成本核算结果

3.4.2 备用辅助服务成本核算结果

3.5 本章小结

第四章 新能源并网引致辅助服务成本分摊机制研究

4.1 基于EANS-改进Shapley值法的辅助服务成本分摊模型

4.1.1 EANS辅助服务成本分摊法

4.1.2 Shapley值辅助服务成本分摊法

4.1.3 改进Shapley值法辅助服务成本分摊模型

4.1.4 EANS-改进Shapley值法辅助服务成本分摊模型

4.2 基于EANS-改进Shapley值法的新能源与负荷辅助服务成本分摊

4.2.1 新能源与负荷调峰成本EANS-改进Shapley值法分摊解

4.2.2 新能源与负荷备用成本EANS-改进Shapley值法分摊解

4.3 基于EANS-改进Shapley值法的风电及光伏辅助服务成本分摊

4.3.1 风电与光伏调峰成本EANS-改进Shapley值法分摊解

4.3.2 风电与光伏备用成本EANS-改进Shapley值法分摊解

4.4 基于EANS-改进Shapley值法的新能源个体辅助服务成本分摊

4.4.1 新能源个体间调峰成本EANS-改进Shapley值法分摊解

4.4.2 新能源个体间备用成本EANS-改进Shapley值法分摊解

4.5 算例分析

4.6 本章小结

第五章 基于辅助服务成本分摊的新能源出力最优并网策略

5.1 新能源优化并网的必要性

5.2 基于集群新能源发电并网的出力组合优化模型

5.2.1 新能源发电预测出力特性建模

5.2.2 新能源发电预测出力组合模型

5.2.3 基于新能源最高消纳率的预测出力组合优化模型

5.3 基于改进贪婪搜索算法的预测出力组合优化模型求解

5.4 算例分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 研究不足与展望

参考文献

致谢