微网下风光储预测滚动协调优化策略

随着可再生能源并网以及微网技术的不断发展,研究微网下风光储协同控制变得日益重要。该文提出了一种预测滚动优化协调控制策略,该控制策略主要包括综合预测和滚动优化模块。综合预测模块通过超短期神经网络预测给出风电、光伏、负荷的功率预测结果;滚动优化模块考虑功率偏差软约束、风电和光伏出力约束、储能容量和功率二阶充放电模型,建立储能电池充放电次数最小以及剩余电量最大的优化模型,并利用贪心粒子群优化方法求解。仿真算例说明所提控制策略能够在兼顾微网功率偏差的基础上,有效限制储能充放电次数,避免储能过充过放,以提高储能的使用寿命。     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略EI北大核心CSCD

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

基于混合储能系统跟踪光伏发电输出功率的控制策略

混合储能系统兼备能量型储能和功率型储能的技术特性,可以有效缩减光伏功率的预测误差,提高将光伏预测出力作为电力调度参考的可靠性。为此,提出了混合储能系统提升光伏电站跟踪目标出力能力的优化控制策略。该策略采用内部能量协调控制和多目标优化控制的复合控制方式,合理地分配了电池与超级电容器的充放电功率,控制混合系统的出力弥补光伏电站预测功率和实际功率的偏差。通过国内某40MW光伏电站250天输出功率数据进行仿真分析,表明该策略不仅可以有效跟踪光伏的预测出力,而且能够充分发挥不同储能介质的特性,降低电池的充放电深度,使混合储能得到更好的应用。     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

考虑调频绩效机制下储能在多市场中的最优投标策略研究

辅助服务对于保证电力系统的安全稳定运行至关重要。随着具有间歇性和波动性的可再生能源的比例不断增大,电网的调峰调频需求和压力不断增加。储能具有快速响应调节能力,是优质的调频资源。基于绩效的调频市场机制可以为储能提供经济激励,合理补偿其成本,调动储能提供调频的积极性。建立了在基于绩效的调频市场机制下储能的日前多市场最优投标决策模型。该模型可以指导储能优化资源配置,在能量与辅助服务市场收益之间进行权衡,实现利润的最大化;还可以作为估计储能收益潜力的工具,进而引导储能的投资决策。最后通过算例分析验证了所建模型的有效性。     

供电短缺下微网客户与移动储能端对端交易模式及调度策略EI北大核心CSCD

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风、光等分布式能源作为微网主体电源在配电网故障发生时具备相当程度的主动支撑、调节能力。当微网预测到由于天气变化导致未来内部分布式能源供电短缺时,可提前与移动储能进行市场交易。端对端(peer-to-peer,P2P)交易模式能保证交易实时性,适合应对紧急度较高的用电需求。设计了供电短缺下微网客户与移动储能P2P交易模式及调度策略。首先,建立微网自主运行及能量互济模型,通过划分供电范围可预测各时段微网内存在电能需求的负荷信息。然后,建立购售电主体申报模型,为双方申报行为提供依据。基于连续双向拍卖机制进行撮合匹配,并提出偏差考核及违约结算机制。交易匹配后,移动储能在交通网-配电网耦合模型基础上进行优化调度,对接需电客户。最后,通过算例验证了P2P交易模式可行性,以及移动储能调度方法的有效性。     

供电短缺下微网客户与移动储能端对端交易模式及调度策略

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风、光等分布式能源作为微网主体电源在配电网故障发生时具备相当程度的主动支撑、调节能力。当微网预测到由于天气变化导致未来内部分布式能源供电短缺时,可提前与移动储能进行市场交易。端对端(peer-to-peer,P2P)交易模式能保证交易实时性,适合应对紧急度较高的用电需求。设计了供电短缺下微网客户与移动储能P2P交易模式及调度策略。首先,建立微网自主运行及能量互济模型,通过划分供电范围可预测各时段微网内存在电能需求的负荷信息。然后,建立购售电主体申报模型,为双方申报行为提供依据。基于连续双向拍卖机制进行撮合匹配,并提出偏差考核及违约结算机制。交易匹配后,移动储能在交通网–配电网耦合模型基础上进行优化调度,对接需电客户。最后,通过算例验证了P2P交易模式可行性,以及移动储能调度方法的有效性。     

面向电能交易的用户级直流微网母线电压分层控制策略研究

传统用户级直流微网运行策略无法满足微网用户分布式电能交易需求,为此提出一种面向分布式电能交易的直流微网母线电压分层控制策略。该策略依据直流母线电压信号,将微网划分为6个运行区域。根据每一层区域的特点,将微网内分布式单元设置为特定的电压主控单元(控制直流母线电压设备对象)和能量单元(提供功率输出设备对象)。分布式单元依据微网运行区域的变化而改变其运行模式。考虑用户光伏、储能多种资源参与交易的可能性,基于微网交易模式,提出售电状态和购电状态下的微网控制策略。仿真结果验证了所提策略的可行性和正确性。     

基于空间相关性的分布式光伏实用化功率预测及误差分析

低压接入的分布式光伏容量激增,其出力随机性对调度部门的负荷预测以及电网安全运行带来严峻挑战。提出一种适用于低压接入的分布式光伏功率预测方法,首先基于空间相关性原理为分布式光伏匹配集中式光伏电站作为功率预测参照,通过日发电量数据建立二者的出力关系,推算分布式光伏在运容量;随后利用参照电站的功率预测值对分布式光伏的功率预测进行初步推算;定义分布式光伏容量折算系数,详细推导出该方法的3类误差来源,提出一种基于分时电量比的误差修正策略。以张家口地区分布式光伏为例,验证了修正后的功率预测方法具有较好的预测精度。     

含P2G和混合电储能的矿山综合能源系统多目标优化调度

为了提高分布式光伏消纳能力、优化矿山能源利用效率,提出一种基于电转气(P2G)技术和煤层气发电技术的光-储-气-废弃矿井抽蓄多能耦合矿山综合能源系统(MIES),该系统将弃光电量通过电解水制CH4作为煤层气发电的补充,并采用混合电储能平抑光伏出力波动.在对多能耦合MIES进行分析的基础上,构建矿山电、气、热、冷不同能源转换装置的数学模型,并以总运行成本和弃光电量最小为目标,建立MIES协调优化调度模型.不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能实现协调调度,提高弃光电量的消纳,降低总运行成本.对不同储能模式下P2G和混合电储能装置之间互补协调能力的分析结果表明,所提模型能提升系统运行灵活性,实现能源最优经济利用.     

多虚拟电厂参与日前电力市场的鲁棒竞标博弈方法EI北大核心CSCD

针对风电出力的不确定性和多元决策主体间的复杂博弈关系对虚拟电厂(VPP)参与日前电力市场的竞标方案的影响,提出了一种基于非合作博弈理论和鲁棒优化思想的多VPP参与日前市场的竞标博弈方法。设计了多VPP同时参与能量市场和调峰市场的非合作博弈框架和相应的交易流程。建立了各VPP在其余竞标主体报价方案的基础上,聚合多种分布式能源参与市场交易的非合作博弈竞标模型。计及风电出力不确定性对VPP运营的影响,通过强对偶理论和鲁棒优化方法将确定性竞标模型扩展为鲁棒优化模型,并在模型中引入了鲁棒调节系数来灵活调整VPP竞标方案的保守性。通过重复执行多轮竞标博弈的求解策略,直至各市场主体均不能从单方面改变投标方案中获利后,确定各VPP在日前市场中的综合出清方案。算例分析表明,所提方法给出了VPP在能量市场和调峰市场的投标优化方案,可为VPP最优参与电力市场多类型交易产品提供参考。     

基于区块链的微电网电力市场电价与电量动态博弈

建立合理、有效的微电网电力市场交易机制来激励分布式清洁能源并网,是实现微电网运营多方共赢、经济环保的重要途径.针对微电网交易环境中的现有问题,提出了基于区块链技术的电力交易模式以改进微电网电力市场.介绍了微电网电力交易模式及其数学模型,以量化区块链技术对交易主体决策的影响.由于系统内部主体存在产权独立性,且市场中电价、电量竞标存在先后行动次序,应用Stackelberg博弈理论求解市场各主体在追求目标最优时电价和电量的交互策略.仿真结果表明:微电网基于区块链技术整合利用了分布式资源和设备,促进能源结构清洁化转型;供需双方都作为独立节点参与电力市场,区块链交易平台信息的公开透明提高了参与主体用电决策的精准性和经济效益.     

计及碳交易与条件风险值的虚拟电厂竞价策略

为探索虚拟电厂(VPP)兼顾经济性与低碳性的竞价策略,从VPP作为价格制定者的角度提出一种计及碳交易与风险的VPP参与电能量市场和备用市场的主从博弈竞价模型。以含风电、光伏的VPP为研究对象,首先,采用基准线法为VPP无偿分配碳排放配额,建立了VPP的碳交易模型;之后建立了基于主从博弈理论的双层竞价模型,上层领导者为参与碳、电、备用市场的VPP运营商,下层跟随者为电力市场运营商;同时,运用条件风险值（CVaR）将上层问题转化为计及风险的多目标优化问题;最后采用遗传算法和求解器联合求解。算例表明该模型可以在多市场的环境下提供经济、低碳的竞价策略及不同市场的出力计划,并分析了不同市场类型、碳交易的加入、不同风险厌恶系数对VPP竞价结果的影响,为提高VPP运营商收益提供了新思路。     

考虑电动汽车可调度潜力的充电站两阶段市场投标策略

在电力市场环境下,充电站优化投标策略能降低电力成本,甚至通过售电获取收益.文中考虑了电动汽车成为柔性储荷资源的潜力,提出了日前电力市场和实时电力市场下充电站的投标策略.首先,基于闵可夫斯基加法提出了充电站内电动汽车集群模型的压缩方法,并建立了日前可调度潜力预测模型和实时可调度潜力评估模型.同时,考虑充电站间的非合作博弈,建立了电力零售市场下充电站的策略投标模型,并基于驻点法将其转化为一个广义Nash均衡问题.然后,提出了基于日前报价和实时报量的两阶段市场交易模式,并与合作投标模式、价格接受模式和集中调度模式进行对比.最后,基于一个38节点配电系统进行了仿真.仿真结果表明所提出的可调度潜力计算方法能够将电动汽车集群封装为广义储能设备,从而降低了模型的维度.基于可调度潜力的策略投标模型能够挖掘电动汽车的储荷潜力,实现电动汽车与电网的有序互动.     

泛在电力物联网下基于区块链的分布式资源参与电力市场交易

对当前分布式资源消纳问题进行分析,并对区块链应用现状进行研究,结合当前电力体制改革政策及泛在电力物联网建设情况,对区块链技术在电力市场中应用进行展望,提出考虑用户响应的售电公司决策模型及含分布式电源用户的区域多边电力交易模型。依据行为特性设置更为合理的偏差考核机制用以完善现有购电双边合同,将用户可削减负荷作为虚拟发电资源参与实时市场竞争,以发挥负荷的柔性特征;设置考虑需求响应的购售电报价策略,并基于区块链技术构建含分布式资源的区域多边电力交易,为区块链技术在电力市场中的应用提供模型参考。     

计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略研究

“碳中和·碳达峰”目标的提出加快了我国碳排放权交易市场(简称“碳市场”)的建设与发展。对于光热电站而言，在电力市场与碳市场中制定合理竞价的策略对于保障其自身投资回报至关重要。为此，提出了一种计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略。首先，分析了光热电站在电力市场与碳市场中的交易流程与框架，以及参与多市场的博弈均衡性。其次，计及新能源出力不确定性，提出了光热电站参与电力市场与碳市场的双层鲁棒优化模型。其中上层为光热电站竞价决策模型，下层为电力市场与碳市场出清模型。然后，针对这一非线性、多目标、多层规划问题，基于KKT条件和博弈均衡分析，将双层模型转换为单层模型。并基于强对偶理论和二进制扩展方法对模型中的非线性项线性化，以实现模型高效求解。最后，以典型光热电站为例进行了数值仿真，验证了所提竞价策略的合理性与优越性。     

碳电市场环境下火电厂市场竞价策略及交易技术

电力现货市场与碳排放权市场建设的不断推进,为火电厂的生产运营带来了新的机遇与挑战。文中提出了一种碳电市场环境下火电厂市场竞价策略及交易技术。首先,分析了火电机组碳排放权交易及管理办法,研究了碳电市场的关联关系与关键影响因素;然后,基于火电机组出力特性模型与成本模型,计入碳电市场价格分别建立了电力市场、电力市场+免费配额、电力市场+有偿配额3种模式下的机组竞价模型,并进一步提出了以火电机组效益最大化为目标的出力优化模型及求解方法;最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。     

基于复式竞价撮合的电力市场交易模式设计与实践

售电侧放开增强了市场多主体间的激烈竞争,制定科学合理的电力市场交易机制对于促进电力市场发展具有重要意义。针对目前电力市场主体意识薄弱、双边协商过程反复以及协商成本高等问题,提出了一种基于复式竞价撮合的电力市场竞价模式,主要将集中竞价、双挂双摘和火电匹配有机融合,将水电交易与火电交易统一安排,实现以集中竞价发现价格、以双挂双摘促成交易、以火电匹配方便用户的市场化交易方式。其次,在详细描述复式竞价撮合交易的设计思路和相关特征的基础上,构建了以社会福利最大化为目标的数学模型和计算方法。最后,将所提出的竞价模式应用于四川电力市场进行了实践证明,相关结果表明复式竞价撮合交易模式的用户侧成交率达到88.2%,用户侧成交量比单模式下集中竞价和双向挂牌竞价分别提高了23%和14%,有效节省了市场主体时间成本,解决了电力市场竞争不充分、参与市场竞争难以及市场信息不对称等问题。     

基于卖方灵活电力合约的风电中长期交易策略

风力发电商在一些发达国家已作为独立的主体参与电力市场交易。文章构建了风电交易的灵活电力合约模型,并提出了风电商在中长期市场基于卖方灵活电力合约的交易策略。风电商可以在各阶段开始时刻根据市场状况和自身出力预测情况灵活安排阶段内各时段的合约电量,以使自身收益最大化。文章着重研究了合约电量的优化决策问题,提出了基于随机动态规划的模型和求解方法。算例中使用时间序列法进行风速和电价的模拟和预测,通过几种交易方案的比较,说明卖方灵活电力合约能够显著提升风电商的收益水平,同时有效控制收益风险。     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。