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目录
💥1 概述
日前、日内两阶段需求响应热电综合能源联合调度研究
一、研究背景
随着能源结构的调整和优化，热电综合能源系统在能源供应中的作用日益重要。然而，风电等可再生能源的大规模接入给系统的调度和运行带来了诸多挑战，如风电的不确定性导致的调度压力和弃风问题等。为了更好地消纳风电，提高热电综合能源系统的运行效率和稳定性，引入需求响应机制进行联合调度成为研究热点。
二、需求响应模型
需求响应的基本原理是需求侧根据电力市场价格和电网要求改变其负荷需求以获取一定的利益回报。其中价格型需求响应（PDR）可通过直观的电价变化信号引导用户调节用电方式，从而达到优化负荷时间分布的目的。引导电价变化的信号源具有多样性，例如基于模糊聚类的分段电价，根据负荷长期分布特点合理划分负荷曲线峰、谷、平时段和电价，达到削峰填谷的目的；基于风电消纳量考虑，采用由风电出力预测差值引导的PDR，优化负荷分布，在风电供给量多的时刻，响应提高负荷需求量，促进整个系统的风电消纳 。
本文引入两阶段需求响应的原理，在调度过程中，应用不同电价机制引导负荷响应来更好的消纳风电，将PDR分为日前分段电价模型（SPDR）和日内风变指导电价模型（WEPDR）两种 。
（一）日前分段电价模型（SPDR）
SPDR根据负荷长期分布特点合理划分负荷曲线峰、谷、平时段电价，基于价格需求弹性矩阵，响应优化负荷分布，实现对负荷曲线的削峰填谷。
日前分段电价响应时，调度中心通过采集负荷信息给出未响应前的预测曲线。通过给出的预测曲线，调度中心进行电价调控，峰荷时段电价升高，谷荷时段电价降低，模拟负荷响应削峰填谷后，得到负荷预测曲线。根据最新的预测曲线对CHP机组、火电机组和风电厂安排第二天的调度计划。
价格需求弹性矩阵能较为准确地反映用户侧用电量与电价之间的关系，其定义为用户用电量变化率与电价变化率的比值 。
（二）日内风变电价模型（WEPDR）
WEPDR是指在调度的过程中，日内风电超短期预测出力与日前短期预测出力存在一定的预测误差，本文将此误差等效为风电的不确定性，进一步运用经济学原理将误差反映在电价的变化上，从而响应负荷量的增减，消纳风电变化量，达到平衡风电不确定性的目的 。
在日内风变电价需求响应调度中，首先根据日前分段电价模型流程预测出SPDR后负荷响应曲线，在此基础上，调度中心根据日前日内风电预测变化量进行电价调整，在风电出力较日前预测增多的时刻降低电价，反之升高电价，使负荷根据电价变化跟踪风电出力变化波动，从原理上降低了风电出力不确定性对电 - 热综合能源系统发电的调度压力，保证了供电的稳定性 。
三、调度策略
风电的不确定性决定了风电预测出力与调度时间尺度之间具有强相关性的特点，日前调度模式难以更加精准的模拟调度日的风电出力情况，因此会为系统带来大量的调度压力和弃风问题。
本文采用两阶段需求响应与热网互联模式协调配合的调度策略，按机组侧和用户侧资源的固有特性，深入挖掘系统自身的调节能力。日前调度阶段中，其调度周期为24小时，调度中心采集地区历史负荷信息后，预测次日负荷曲线，基于用户自愿参与的原则，负荷侧应用SPDR，响应优化得到日前负荷曲线，配合源侧热网互联模式消纳日前风电短期预测出力，确定次日各机组出力情况和负荷响应量。
四、Matlab代码实现相关思路
- 常规火电机组经济调度模型求解：利用CPLEX求解常规火电机组经济调度模型，得出机组出力大小和启停情况，提供.mod文件和.dat文件。
- 含储热光热发电调度策略：以成本最优为目标，从光热电站的光电转换特性分析角度出发，在计及各项运行约束的基础上，提出含储热光热电站与火电机组联合出力调度策略。该策略综合考虑火电机组发电成本、光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本以及电网安全运行约束等因素，从而确定光热电站在既定储热容量下的最优出力调度策略。基于遗传算法，通过IEEE30节点算例验证所提方法的可行性与有效性。
- 多场景分析：程序采用matlab + yalmip编写，分析三种场景下（日前不考虑需求响应调度、日前考虑需求响应调度、日前日内两阶段调度）的优化结果及对比，以机组成本和弃风惩罚作为目标函数，确保有详尽的对应参考资料且注释清晰。
五、运行结果分析
对上述不同调度策略和场景下的运行结果进行分析，对比不同场景下机组成本、弃风情况、系统稳定性等指标。观察两阶段需求响应策略对风电消纳的提升效果，以及对整个热电综合能源系统经济运行和稳定供电的影响。分析不同策略在不同负荷水平和风电出力情况下的适应性，为实际应用提供数据支持和策略选择依据。
六、结论
本文提出的日前、日内两阶段需求响应热电综合能源联合调度策略，通过SPDR和WEPDR两种电价模型引导负荷响应，有效提升了风电消纳能力，降低了风电不确定性对系统调度的压力，保证了供电稳定性。Matlab代码实现的多种场景分析为策略的优化和实际应用提供了有力的技术支持。在未来的研究和实际应用中，可以进一步考虑更多的影响因素，如不同类型用户的需求响应特性差异、储能系统的优化配置等，以进一步提升热电综合能源系统的性能和效益。
📚2 运行结果
🎉3 参考文献
部分理论来源于网络，如有侵权请联系删除。
[1]韩旗. 计及需求响应消纳风电的电-热综合能源系统经济调度[D].燕山大学,2021.DOI:10.27440/d.cnki.gysdu.2021.001871.