基于合作博弈的风火能源外送及利益分配机制研究

发布时间：2020-05-29 01:07

【摘要】：化石能源需求的剧增使各国开始将能源发展的焦点聚集在新能源行业,而风能作为应用最广泛的新能源之一备受关注。虽然我国作为全球风电装机容量第一大国,但是由于风电的随机性与间歇性,且我国陆上风能资源大多分布在三北地区,与负荷中心呈现出“逆向分布”的现象,使得我国风电难以大规模远距离外送,弃风现象严重。考虑“三北”地区实际电源结构,认为采用风火联合能源外送模式是解决上述问题的主要手段之一,且建立合理的利益分配机制是维持合作的关键。而单一的利益分配策略只是片面的从某一角度切入,本文将采用综合利益协调机制将多种利益分配方案有机结合,建立更全面、客观、合理的利益分配机制。本文首先对风火联合运行及利益分配模式的国内外研究现状进行梳理与对比分析,在风力发电原理与特点的基础上,阐述了风火联合能源外送系统的运行策略。在机组组合优化模型的基础上,设联盟的利润最大化为目标函数,并结合火电机组技术经济参数以及输电线路功率限制为约束条件建立风火联合能源外送模型,分析对比各方独立外送与联合外送时的稳定性指标与经济性指标。其次,介绍了合作模式下的利益分配原则并提出了改进Shapley值、核仁法和等MDP法利益分配策略。三种分配策略从不同角度对联盟所得利益进行分配,各方会选择自身获利最大的利益分配策略作为己方利益分配方案。为了使最终的分配方案具有说服力,提出了两种综合利益协调策略,包括:基于满意度的不对称Nash综合利益协调策略和基于TOPSIS法的综合利益协调策略。综合利益协调策略可以将各方提出的分配方案有机结合,考虑理想分配方案与负理想分配方案,得到各方协商分配系数,可定义为一种折中策略。最后,以Lingo软件为平台进行仿真,采用混合整数规划法求得各种联盟组合的全局最优解,分析对比结果显示,风电场与大小型火电厂三方构成的风火联合能源外送系统不仅输电稳定性较高,并且提高了联盟各方经济效益的同时带来了极大的环境价值。而各方的利益分配方案由协调策略求出的结果分析得出,基于TOPSIS法的利综合益协调策略可以客观地量化出各方利益方案的权重,最终得出客观合理的利益分配机制。短期内,此机制能够调动各方参与合作的积极性,使得风火联合能源外送联盟持续稳定的发展,为从长远角度来看,有助于优化我国电源结构,推动新能源的并网消纳,带来更大的社会效益。
【图文】：

全社会用电量,发电量,化石燃料

绪论.1 研究背景与意义.1.1 研究背景自古至今能源都是各国政治、经济与军事领域不可或缺的基础保障和关键支柱。自从一次工业革命开始，化石燃料开始大量开发利用，随着人口与社会各类产业的剧增，时今日，化石燃料的短缺与环境污染的加剧使各国开始重视能源发展问题。其中可再生能得到了广泛关注与深入研究，作为一次能源在能量转换过程中相对环保清洁、污染较小可循环再生等优势使得可再生能源产业在未来将逐步代替化石燃料。而如何安全高效利用可再生能源，也成为人类未来能源发展的关键。随着我国经济的大力发展，全社会用电量不断增加，2018 年全社会发电量 69940 亿瓦时，同比增长 8.4%，全社会用电量 68449 亿千瓦时，，同比增长 8.5%，近十年的全社发电量与用电量如图 1- 1 所示：

风电,装机容量,发电量,风电产业

图 1- 2 我国不同类型能源发电量结构Fig.1- 2 Different types of energy generation structure of chin易获取且分布较广，使其在种类繁多的清洁能源中发展带来成本的降低，描绘出风电产业广阔的前059 万千瓦，累计并网装机容量达到 1.84 亿千瓦，占风电发电量 3660 亿千瓦时，占全部发电量的 5.2%全国风电新增和累计并网装机容量如图 1- 3 所示
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;F426.61

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