工业负荷提供辅助服务的多智能体响应模拟(2)

人气指数:点发布时间:2015-12-16 15:08 来源：http://www.zgqkk.com 作者：姚明涛，胡兆光，张宁

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　　用矩阵P表示工业用户辅助服务定价策略集，矩阵A表示工业用户参与辅助服务信息集。GA首先通过效应器向外部环境发布辅助服务定价，在工业用户智能体根据各自决策规则做出响应并完成1个研究时期T后，再根据推理机设定下一动作。

　　为促进风电消纳，有效调动需求响应潜力巨大的工业负荷参与电力辅助服务市场，电网智能体希望在确保电力系统稳定、工业用户正常生产的前提下，尽可能地激发工业用户积极性并获得最大的辅助服务容量。式中：pcr(t)、pcns(t)分别为发电侧常规机组提供调频、非旋转备用服务的容量电价；为环保补贴系数。对pr(t)、pns(t)考虑环保补贴的主要原因是认为需求响应为零碳资源，通过替代或减少火电机组提供辅助服务可减少对环境的污染，并促进系统对风电等清洁能源的消纳能力。GA按适当比例提高辅助服务定价，直到遍历全部可行的价格策略范围。辅助服务容量电价越高，对工业用户提供辅助服务的激励越大，其愿意提供的辅助服务容量就越多，但也同时面临成本的提高。不同工业用户参与辅助服务，涉及的设备类型差别较大，设备改造及运行维护成本难以量化。

　　3.2.3电解铝智能体

　　电解铝智能体(electrolyticaluminumagent，EA)的目标是在不影响企业正常生产的前提下，以尽量少的成本在辅助服务市场上获得更多的收益。由于设备启停对电解铝生产的影响较大，且电解槽作为直流用电设备，调节简单、响应迅速，本文设定EA仅向系统提供收益较高的调频服务。参与调频服务过程中，要求向上、向下调频容量相等以确保热平衡，所以本文假定在调度期间企业用电成本维持不变，对铝产量的影响可忽略不计，EA参与辅助服务仅需考虑设备改造及运行维护成本。

　　3.2.4灌溉泵站智能体

　　灌溉泵站智能体(irrigationpumpingstationagent，PA)与EA目标相同。PA与EA相比，可同时参与调频服务和非旋转备用服务。PA提供调频服务收益模型与EA类似，下面主要描述二者提供调频服务的不同之处及PA提供非旋转备用收益模型。PA的目标函数可描述为Cp(t).Cpf(t).Cpns(t).mPpr(t).nN式中：Cpf(t)和Cpns(t)分别为PA提供调频服务和非旋转备用服务的成本，其中，由于PA为简单设备且可提供调频容量较小，可近似认为Cpf(t)与PA在时段t内向PA提供的调频备用容量Ppr(t)正相关；Cpns(t)为研究时期T内PA提供非旋转备用次数N的函数；m、n为PA成本函数的参数。

　　4、仿真流程

　　根据各智能体的行为、开放的智能体的结构以及多智能体的交互机制，工业负荷提供辅助服务模拟系统的仿真流程如图3所示。实验者首先设计不同的外部环境以及相关参数进行模拟，通过不同情景的对比，分析辅助服务标准制定、定价对电解铝、灌溉泵站提供辅助服务的影响。

　　5、算例分析

　　目前我国电力市场尚未完善，辅助服务价格缺失，本文参考美国加州辅助服务市场价格。考虑到电解铝、灌溉泵站全年负荷波动小，这里选取加州年平均辅助服务价格，设定pr(t)为pns(t)的10倍，结合我国峰谷电价政策，将峰谷时段及GA初始辅助服务价格设定所示。GA将23.00至次日7.00划分为谷段，8.00—11.00、18.00—23.00划分为峰段，7.00—8.00、11.00—18.00划分为平段。并设定初始平段价格为33.4$/(MW·h)，峰段、谷段分别在平段价格基础上上浮、下浮50%。此价格即为发电侧常规机组提供调频、非旋转备用服务的容量电价pcr、pcns，工业用户还需考虑环保补贴系数。

　　本文考虑不同情景，分别取.=1.2、1.5和2.0，对应不同的环保要求，并设定向上、向下调频容量电价相等。

　　以某地区工业用户为例，电解铝企业平均负荷为100MW，可调频比例为.3%~3%，对应可提供最大辅助服务容量为3MW，即企业最小负荷为97MW，最大负荷为103MW。灌溉泵站由于单机容量较小，可以通过聚合商模式参与辅助服务。假定某一聚合商下所有灌溉泵站平均负荷为20MW，各泵站参数相同，且暂不考虑各泵站之间协同优化。聚合商模式下参数与每座泵站单独参与辅助服务相同，可调频比例为.1%~1%，备用比例为100%，则聚合商可提供最大调频容量为0.2MW，最大非旋转备用容量为20MW。则根据式(3)，该系统负荷可提供最大辅助服务容量Mmax为3.37MW。

　　GA随机给出初始辅助服务价格策略集，工业用户智能体根据各自目标做出响应，在T=24h的研究周期内，保持用电方式不变，并将参与辅助服务信息集反馈给GA。GA通过感知器获取用户信息后，经过价格判断后再次调整辅助服务价格策略，直至给出价格上限。EA、PA在不同调频容量电价下的收益变化，.表示不同情景下GA辅助服务价格策略集的取值边界。为便于比较，将2类辅助服务容量电价统一折算为研究时段T内的平均调频容量电价。可知，当调频服务容量电价为9.2$/(MW.h)时，EA开始提供调频服务，随着容量电价的升高，收益逐渐增大。在容量电价为42.3$/(MW.h)时，EA考虑成本因素，不再继续地提高调频容量。直到容量电价达到71.0$/(MW.h)，EA提供最大可调频容量。PA由于为简单设备，在容量电价时即提供调频服务，并在GA给出的非旋转备用峰段电价为2.25$/(MW.h)，即平均容量电价大于15.0$/(MW.h)时，选择在每个研究周期内均提供2h的非旋转备用。PA的辅助服务潜力在容量电价大于23.3$/(MW.h)时被完全挖掘。

　　从以上分析可知：在大规模风电接入，电力系统面临辅助服务资源紧缺的情况下，可以激励工业用户参与辅助服务。考虑到我国电力市场尚未完善，可以通过调研获取工业用户提供辅助服务参数，运用多智能体模拟技术，考虑多种用户参与以及多种辅助服务类型设计，得到不同价格策略下工业用户的响应行为，避免价格补贴过度、激励不足等现象的发生，并根据各类用户特点，合理评估所获得辅助服务容量的价值。

　　6、结论

　　智能电网背景下，工业需求响应资源在应对大规模风电接入方面具有积极作用。本文通过分析及相关算例表明：电网公司通过制定合理的辅助服务参与标准及价格，将能够很好地激发工业用户参与辅助服务的潜力并实现双赢，特别是在当前大力推动节能减排的背景下。考虑到不同的生产行为和用电特点，各类工业用户对同一辅助服务价格的响应行为不同，需结合特定时期系统对辅助服务资源的需求合理定价，并可在了解各类用户响应潜力的前提下设计不同的激励机制。工业用户种类众多，如何在考虑风电接入的背景下，设计多种辅助服务类型，实现各类工业用户之间(特别是传统高耗能行业下的各类工业用户)以及与发电侧常规机组提供辅助服务的协同优化，可作为下一步的研究方向。

　　参考文献

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