产消者日前-实时多阶段鲁棒优化调度方法∗

考虑产消者实时调度的非预期性,构建了产消者日前-实时多阶段鲁棒优化调度模型,并提出了基于RDDP 结合C&CG的求解算法.首先,计及风电出力和负荷需求的不确定性,构建了基于多阶段鲁棒优化的产消者日前-实 时优化运行模型;其次,提出了相应优化调度问题求解的RDDP和C&CG算法;最后,基于产消者的日前-实时最优 调度结果开展算例分析.算例结果表明,相比于两阶段鲁棒优化模型,多阶段鲁棒优化模型在最坏情况下的产消者整 体运行成本更高,符合产消者实时调度的非预期性.     

基于古诺模型的电力产消者鲁棒随机市场交易研究

随着用户侧分布式能源的爆发式增长,具有源荷双重属性的产消者逐渐增多,并且开始作为新兴主体参与到电力市场中。针对含产消者的寡头电力市场出清问题,提出了一种基于古诺模型的产消者市场交易模型,并进一步采用鲁棒和随机混合方法处理产消者内部可再生能源出力的不确定性,提出了产消者鲁棒随机市场交易模型。最后,在IEEE-39节点系统上验证了所提模型和方法的有效性,并对产消者的市场力进行了评估。     

基于信息间隙决策理论的产消者多市场产品分布式交易

随着分布式资源接入配电网比例的不断提高和分布式发电市场的逐步完善,海量分散性灵活资源将在电网调度中发挥巨大作用。文中针对聚合多类型分布式资源的产消者,提出考虑不确定因素的产消者电能量、碳排放权和备用容量多市场产品分布式交易及收益分配方案。首先,计及配电网的运行约束,构建产消者电能量、碳排放权和备用容量的分布式交易模型;其次,考虑产消者内部分布式光伏发电的不确定性,提出基于信息间隙决策理论的产消者鲁棒模型和机会模型;然后,为分配产消者分布式交易的收益,提出基于广义纳什议价的产消者市场清算模型和收益分配方案;最后,通过仿真算例验证所提方法能在兼顾经济性和安全性的同时保证产消者收益的公平分配。     

计及电动汽车及多类需求响应的电力用户能量管理鲁棒模型

近年来,分布式能源呈规模化并网运行,导致传统电力用户从单纯的电能消费者逐步演变为兼具电能生产与消费能力的产消者,并可在市场电价的引导下有序参与市场交易。然而,受自身容量的限制,产消者难以承受市场电价波动性、光伏出力随机性带来的风险。为此,提出了一种基于鲁棒优化的产消者能量管理模型,首先构建了含电动汽车以及多类需求响应资源的产消者能量管理模型;在此基础上,考虑电价波动性以及光伏出力的随机性,构建了计及电价、光伏不确定性的产消者能量管理鲁棒模型,分析了鲁棒系数对产消者整体效益以及能量管理策略的影响。最后,采用改进灰狼算法实现了模型的高效求解。     

局域能源市场多产消者P2P交易框架设计

随着局域能源市场中分布式能源的大量接入和电力系统运行方式的逐渐转变,具有电能生产/消费行为的产消者得到了广泛关注与研究。在此背景下,为提高小规模能源在局域能源市场中的就地消纳能力,设计了一种面向局域能源市场中多产消者的点对点(P2P)日前市场交易框架。在局域能源市场建立了P2P市场交易平台,并对产消者的基本特征进行了归纳分析,提出了典型的产消者组合类型;在产消者层面,采用供给函数均衡模型对产消者竞价行为进行建模,确立了含多产消者的P2P交易平台参与局域能源市场交易;采用连续双边拍卖机制对产消者之间进行P2P匹配,并确定交易过程中的拍卖价格和交易价格。最后,通过算例验证了所提P2P交易框架的有效性。     

基于合约理论的产消者参与调频市场交易策略

随着分布式光伏、电动汽车、储能等技术的蓬勃发展,具有电力生产和消费双重身份的产消者群体不断壮大。与传统火电机组相比,产消者运行特性更加灵活,是良好的调频资源。然而,产消者个体资源有限且较为分散,直接参与调频市场会加重调度负担,为此,引入聚合服务商实现对产消者调频资源的有效聚合管理,建立产消者参与调频市场的双层交易模型。首先,基于合约理论建立产消者与聚合服务商之间的下层交易模型;然后,依据下层交易结果,聚合服务商制定报价策略,参与上层调频市场出清,通过上下层交易的耦合迭代确定产消者参与调频市场的最优交易策略;最后,应用宾夕法尼亚-新泽西-马里兰州联合电力系统(Pennsylvania-New Jersey-Maryland,PJM)调频市场机制进行算例分析,验证了所提模型和算法的有效性。     

基于核仁聚类估计和数据驱动分布鲁棒优化的海量异构产消者联盟能量管理策略

随着分布式资源接入技术和可交易能源市场的快速发展,海量异构多能产消者电热能源共享和源荷强不确定性给联盟能量管理带来极大挑战。基于此,提出一种基于核仁聚类估计和数据驱动分布鲁棒优化的海量异构多能产消者联盟能量管理策略。该方法以联盟及个体在多重不确定性影响下的社会福利最大为目标,建立了考虑电热网络动态差异性的海量产消者能量管理模型,以解决联盟能量管理可扩展性、公平性和隐私性难以兼顾的问题。另外,考虑到核仁计算的复杂度和源荷不确定性的不利影响,分别提出了基于高斯混合聚类的核仁估计方法和基于数据驱动Wasserstein距离的分布鲁棒优化模型,实现了模型求解速度与精度的均衡。算例结果表明,所提方法有效提升了产消者联盟在多重不确定性影响下的社会福利,实现了联盟能量管理可扩展性、公平性和隐私性的均衡,促进了更多的产消者参与本地能源点对点(peer-to-peer, P2P)交易。     

无协调主体的多产消者完全端到端交易机制

产消者之间进行能量交易对促进分布式资源就地消纳具有重要意义。为此，在充分考虑产消者利益诉求的基础上，提出了一种无协调主体的多产消者完全端到端交易机制，以实现社会福利最大化。以微网为例，对产消者内部资源进行建模，并引入物理网络约束，提出多产消者能量交易集中式优化模型。通过支路撕裂法及拉格朗日对偶分解，将问题转化为分布式优化问题，并利用交替方向乘子法求解。可证明此机制无需第三方主体协调，仅需在交易主体间进行信息传递，通过各主体内部进行资源调配即可完成优化，实现完全分布式求解。此外，所得价格更符合实际市场的运作规律。最后，以4个微网为例进行分析，验证了所提交易机制的可靠性以及有效性。     

考虑需求侧灵活性资源的区域电能共享市场模型

提出考虑需求侧灵活性资源、用于区域电能共享市场的双侧竞拍机制,市场内包含分布式太阳能产消者和消费者。假设所有产消者和消费者形成的代理商拥有灵活的可按需求响应利用的聚合电动汽车和储能设备。首先,采用鲁棒虚拟电池模型描述价格激励下聚合电动汽车灵活性,实现可靠经济地扩大储能容量。然后,代理商在区域电能共享中设置最优的储能系统充放电计划,降低用电成本。之后,将管理好的产消者和消费者用于市场,为计算双侧竞拍市场的现货价格,所有区域产消者和消费者采用非合作博弈。提出迭代算法用于出清市场和最小化供需电能不确定性。最后,以区域内10个代理商为例,验证描述需求侧灵活性资源的虚拟电池模型和区域电能共享市场模型有效性。     

考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型

传统计及风电不确定性优化调度方法忽略了风电概率分布规律的高阶不确定性特征,在运行成本、风电消纳水平方面存在进一步优化的空间,为此,建立一种考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型。首先,引入云模型理论,建立能够同时描述风电功率及其概率分布不确定性的风电高阶不确定性模型;在此基础上,结合分布式鲁棒优化理论,以系统综合运行成本最低为优化目标,建立考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型;引入多维序列运算理论,离散化处理风电高阶不确定性云模型,将分布式鲁棒优化模型转换为两阶段非线性优化模型,简化求解。最后,以某地区电网为例,验证了所提模型在提升含风电接入系统优化调度效果方面的有效性。     

P2P模式下产消者交易模型建立与仿真验证

随着新电改环境下售电侧放开,越来越多的产消者资源愿意参与到电力市场中以减少自身的用电开支,如何在P2P（peer-to-peer）交易模式下制定产消者购售电模型成为一个亟待解决的问题。首先,以含光伏（photovoltaic, PV）,微型燃气轮机和固定负荷资源组成的多个产消者集群为研究对象,建立了产消者资源约束模型。其次,采用拉格朗日对偶分解原理和次梯度法以产消者运行成本最小为目标制定了基于P2P市场交易模式的产消者购售电计划。在保证用户的信息安全的同时实现了产消者之间的P2P电能共享。最后通过算例验证了所提策略的合理性和有效性。     

基于二级聚集式的端对端电力交易控制策略

为更好地实现端对端电力交易,提出了二级聚集式控制策略。该策略只需一个数据监测点和从监测点到产消者的单向通信就能够实现端对端电力交易。其中,第一级控制采用带约束的非线性优化,以最小化社区微电网电费为目标,第二级控制采用基于规则的实时控制策略。通过仿真算例验证了控制策略的有效性,并对比分析了在社区微电网中采用集中式和分布式蓄电池对电能损耗及电费的影响。     

考虑阶梯式碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化调度

为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出了一种基于鲁棒优化的微电网低碳经济调度模型。首先,利用两阶段鲁棒优化方法消除可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响。其次,将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。然后,建立了包含风电、光伏机组、微型燃气轮机、燃料电池及储能设备的微电网低碳经济调度模型,以各设备运维成本、系统购能成本和碳交易成本之和最小为优化目标,采用C&CG算法对所提调度模型进行求解。最后通过算例对所提优化调度模型进行验证。结果表明：两阶段鲁棒优化方法能够有效提高系统抵御风险的能力、引入阶梯式碳交易机制则可有效减少微电网运行的碳排放量。     

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。     

A Consortium Blockchain-Enabled Double Auction Mechanism for Peer-to-Peer Energy Trading among Prosumers

This paper investigates a double auction-based peer-to-peer (P2P) energy trading market for a community of renewable prosumers with private information on reservation price and quantity of energy to be traded. A novel competition padding auction (CPA) mechanism for P2P energy trading is proposed to address the budget deficit problem while holding the advantages of the widely-used Vickrey-Clarke-Groves mechanism. To illustrate the theoretical properties of the CPA mechanism, the sufficient conditions are identified for a truth-telling equilibrium with a budget surplus to exist, while further proving its asymptotical economic efficiency. In addition, the CPA mechanism is implemented through consortium blockchain smart contracts to create safer, faster, and larger P2P energy trading markets. The proposed mechanism is embedded into blockchain consensus protocols for high consensus efficiency, and the budget surplus of the CPA mechanism motivates the prosumers to manage the blockchain. Case studies are carried out to show the effectiveness of the proposed method.     

售电侧市场开放环境下微网端对端电能交易关键技术综述及展望

售电侧市场环境逐渐开放和分布式能源（distributed energy resources, DER）的发展给微网（micro-grid,MG）运行带来了机遇与挑战。端对端（peer to peer, P2P）电能交易可以优化能源结构,充分发挥分布式能源的优势,提高能源系统的效率。文章以微网P2P电能交易系统为研究对象,在考虑我国现有电力改革政策的前提下,在稳态层面提出亟需解决的三大关键问题：分布式能量流如何优化传输、高效通信系统如何建立、P2P电能交易过程中涉及到用户支付问题如何解决。就这些问题,从能量流、信息流、货币流的角度,阐述微网端对端电能交易系统相关分析的解决办法,从工程角度分析新形势下微网P2P电能交易过程中的关键设备及核心软件平台,为推动我国分布式发电市场化交易及落地提供一些建议。     

Peer-to-peer (P2P) electricity trading in distribution systems of the future

Recent years distribution systems have been witnessed a rapid interconnection of distributed energy resources (DER), solar energy generation and electric vehicles (EV) in particular. To this end, residential and commercial electricity customers equipped with DERs are transforming their roles from pure electricity consumers to prosumers that can switch between electricity consumers and producers. Indeed, if properly managed, DERs of prosumers could bring significant benefits to distribution system operations. Peer-to-peer (P2P) electricity trading in distribution systems has been recently explored, in order to properly manage existing prosumers and to continually promote a deeper penetration of prosumers. This article discusses two types of P2P mechanisms, namely auction-based and bilateral contract-based P2P electricity trading mechanisms, and analyze their effectiveness in properly managing electricity trading among prosumers in distribution systems of the future.     

基于模型预测控制的能源产消者端对端交易策略

新能源政策市场化无补贴发展背景下,为保障分布式光伏资源的消纳,须探索有效的市场机制,发挥用户调动灵活性资源的主动性。端对端(Peer-to-Peer, P2P)能源交易作为本地电力消费者和生产者间直接能源交易模式,有利于局部区域功率平衡。采用连续双向拍卖市场机制,提出基于模型预测控制的P2P市场交易策略。针对储能参与后的产消者电量投标决策问题,利用模型预测控制滚动优化储能的充放电功率,指导市场主体的电量投标。在此基础上,将具有学习能力的增强零信息策略作为报价方法,实现各主体的自主决策。辽西某区域电网算例结果表明：所提方法能够有效调动市场主体的积极性,指导其投标行为,进一步增加个体收益,提高配网接纳分布式光伏的能力。