基于需求响应的用户侧综合能源系统分布式博弈均衡策略

用户侧综合能源系统是未来能源消费方式的重要发展方向,实现用户侧综合能源系统的运行优化可以提高其经济效益和环境效益.为此,建立了由多个分布式能源站和多个能源用户组成的用户侧综合能源系统能源交易模型,提出了基于需求响应的用户侧综合能源系统分布式博弈均衡策略.分布式能源站最大化各自收益,能源用户则以各自效用最大化为目标,首先,通过对偶分解将初始问题分解为多个子系统的需求响应优化问题,然后,对各个子系统的需求响应优化问题进行分布式求解.该方法的主要优点是,能源交易实现分布式博弈均衡,各方不需要中央控制器或者任何第三方,同时各市场成员信息隐私得到了保障.最后,通过算例验证了所提用户侧综合能源系统分布式博弈均衡策略的有效性.     

基于合作博弈的多综合能源服务商运行优化策略

随着能源市场化的发展,综合能源服务商(integrated energy services company,IESC)将取代原有的能源网络对用户提供能源服务。在区域综合能源系统中,可能存在多个综合能源服务商,其既可直接与上级能源系统进行能源交易,又可以与同区域中的其他服务商进行交易。利用能源枢纽对综合能源服务商建模,考虑多综合能源服务商参与日前能源交易,提出一种基于纳什议价模型的合作博弈运行策略,进而将纳什议价模型转化为2个可求解的线性子问题并利用分布式算法顺序求解。最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法能够实现多综合能源服务商之间的合作博弈,有效降低综合能源服务商总成本。     

能源互联网中基于区块链的能源交易

区块链技术是比特币的底层技术,具有公平、透明及去中心化的特点。能源互联网具有开放互联、以用户为中心和分布式对等共享的特点,且其能源交易模式也将由集中式向分布式发展。区块链技术的特点使得其天然地适用于能源互联网中的能源交易。首先对现有能源系统下的能源交易特点及在能源互联网下实施新型能源交易模式需要解决的难点进行了分析;然后,基于现有研究和分析设计了一种基于区块链的3层能源交易架构,并引入弱中心化的管理方式,以应对去中心化带来的问题;最后,对区块链在能源交易中应用需要解决的问题和面临的挑战进行了分析。     

地区型电热能源市场迭代博弈交易优化

能源互联地区分布市场允许小型分散化市场成员灵活自由交易,需要制定有效的市场机制和充分考虑市场主体意愿的交易策略来优化地区型多能源市场交易。首先,建立地区型电热能源市场交易框架;其次,通过分析参与者交易意愿,提出含信息中心的纳什均衡迭代博弈机制,参与者以自身效用最大化为目标制定交易策略提交市场,市场运营商以社会福利最大化出清,迭代博弈协调市场电热能源供需关系。针对地区型商业电热泵站与商业储电站购、售能源交易策略的复杂性,引入报量控制系数优化储能站的投标策略。算例结果表明,迭代博弈机制可实现市场均衡,提高参与者的收益,最大化社会福利;商业储能站参与交易可提高地区型能源市场对分布式可再生能源的利用率,实现电、热2种能源优化交易,具有较好的灵活性与经济性。     

低碳导向的区域综合能源服务市场交易机制设计

在当前世界各国不断倡导节能减排、低碳环保、深化电力体制改革并出台新型能源交易政策的背景下,针对当前多能源耦合的综合能源服务市场研究未考虑供给与需求侧的多能源替代特性以及碳排放因素等问题,提出了一种低碳导向的区域综合能源服务市场架构体系与交易机制。首先,以区域综合能源系统作为物理主体架构,并结合不同能源子系统的市场参与主体,构建了低碳导向的综合能源服务市场架构;其次,结合不同能源在运行环节的碳排放因子,分别构建了区域综合能源服务市场内电力、燃气、热力市场的具体模型,并提出了低碳导向的区域综合能源服务市场联合出清机制。通过算例仿真分析表明,构建的综合能源服务市场与相应提出的交易机制在对不同能源市场合理定价及降低碳排放等方面均具有良好的导向作用,进而助力碳达峰、碳中和目标的达成。     

计及上下游市场的园区综合能源商购售能策略

随着能源市场化改革的有序推进,未来有望建成开放完善、充分竞争的综合能源市场体制。综合能源商作为重要市场主体,如何在综合能源市场体制中合理优化交易策略尚待开展研究。为此,该文计及能源批发与零售两级市场,构建一种具有前瞻性的园区综合能源商市场交易策略及协同优化方法。首先,分析综合能源批发市场及零售市场的运行机制,基于离散选择模型量化了零售价格对市场份额的影响,并构建远期收益函数;其次,计及用户综合需求响应,以综合能源商为领导者,以用户为跟随者,建立基于主从博弈的分布式协同优化模型;接着,论证了Stackelberg均衡解的存在性,并采用改进布谷鸟算法与二次规划相结合的方法进行分布式优化求解;最后,仿真验证了该文所提交易策略及优化模型的可行性与优越性,为未来园区综合能源商的市场交易决策提供指导。     

面向综合能源交易的新型城镇分层市场架构和出清算法

随着中国城镇化水平的不断提高,分布式能源被认为是实现能源结构清洁化转型的重要途径,在中国城镇化进程中得到了迅猛的发展。文中从开展分布式能源市场化交易的角度出发,以就近消纳为原则,提出了分层市场架构,实现分散的局域交易与传统集中式批发交易的有效衔接,以提高分布式能源的市场化利用率和运营商收益。考虑到用户对能源形式需求的多样性,在对分层市场架构的研究过程中,将能源的交易类型从电能拓展为电能和天然气,构建综合能源交易模型。最后,基于嵌套对角化算法,提出了分层市场架构下的综合能源交易出清模拟算法。在算例中,分层市场架构下的分布式能源的市场化利用率达到了70%以上,在不考虑补贴的情况下,相比于分布式电能按照固定价格被收购,运营商的收益明显增加。在电能和天然气耦合交易的情形下,在电价较低的时刻,园区微能网运营商会参与天然气交易,进而提高收益。     

能源互联网市场体系设计、交易机制和关键问题

作为推动能源革命的重要手段,能源互联网的出现为多能源交易的市场化、自由化和灵活化提供了新的契机。首先基于能源互联网的核心理念,提出了能源互联网市场的初步定义和建设目标,并通过与传统电力、天然气、区域热/冷等单一能源市场的对比,得出能源互联网市场的特殊性主要体现在支撑多类型能源的综合交易、实现大规模分布式主体的市场参与、支持灵活智能的能源消费以及信息技术依赖程度提高4个方面。在此基础上,对能源互联网市场的体系设计和交易机制进行了详细的分析讨论。最后,总结归纳了能源互联网市场发展过程中的关键问题和研究展望。     

参与新型电力系统需求响应的分布式储能资源管理与策略研究

随着越来越多的光伏、风电、地源热泵等新能源的接入,电网对高比例新能源的安全可靠并网及高效消纳提出了更高要求。储能作为分布式能源重要的能量调节单元,参与新型电力系统的管理、调度、优化作用愈加明显。将参与新型电力系统需求响应的储能作为统一资源进行研究,来解决新型电力系统的需求响应、新能源消纳等问题,以保障电网安全可靠运行。在分析客户侧储能调控策略基础上,提出了一种以能源互联为基础的用户侧分布式储能规模化应用系统,利用网间较为分散的储能资源,希望可以为电力负荷调度的优化以及分布式储能系统运行效率的提升提供相应的参考与借鉴,以实现区域自治的需求响应。通过该研究,可为可再生能源高效消纳提供参考。     

面向综合能源园区的三方市场主体非合作交易方法

多能互补、集成优化运行的综合能源园区作为耦合多种能源网络的底层终端,研究其市场运营机制对综合能源系统的发展和可再生能源的消纳具有重要意义。首先建立了包含能源运营商、含分布式光伏的用户、电动汽车充电代理商的综合能源园区模型,提出了以能源运营商为市场主导方的市场交易框架;其次,分析并建立了具有不同属性的三类市场交易主体参与的、各方理性追求自身利益最大化的非合作博弈模型;最后,以某商务型园区冬季典型日场景为例,对所提出的博弈模型进行了求解。仿真结果表明,博弈均衡时,能源运营商向其余两方供能,可以获得一定的收益;含分布式光伏的用户参与市场竞争,通过余量光伏上网售卖能够增加自身的光伏资源利用率,降低自身用能成本;电动汽车代理商选比各方报价并制定自身充电策略,能够降低自身充电费用并协助用户消纳多余的光伏资源,同时减少了用电早高峰时段对配电网的负荷需求。     

跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型

跨区域省间富余可再生能源现货交易采用市场化手段有效促进了可再生能源消纳.在保证出清计算效率的前提下,如何提升出清模型的适应性和拓展性,在跨区域省间现货出清中考虑更复杂的电网运行约束,已成为省间现货市场进一步发展的关键问题之一.文中提出了跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型.结合中国特高压交直流混联电网特点和跨区域省间输电定价机制,构建了基于电力流和交易流的跨区域省间交易网络模型,并提出了计及网络损耗折价的输电成本计算方法.在竞价出清中,考虑了输电通道可用容量、爬坡能力和断面潮流限额等安全约束,以社会福利最大化为目标,构建了跨区域省间现货交易优化出清模型.算例对比了优化出清和匹配出清的结果,验证了所提优化出清模型的有效性,并说明了所建模型的适用性.     

交互能源机制下多区域综合能源系统能源共享协同调度

能源共享需求下多区域综合能源系统存在集中调度决策变量多、约束复杂、区域主体信息隐私难以保护,以及传统分布式算法收敛不光滑、收敛速度慢等问题。为此,设计了交互能源机制下地区系统运营商进行多区域能源管理的框架,建立了考虑新能源不确定性的能源共享日前调度随机优化模型,并构建了基于绝对值函数线性化的代理增广拉格朗日松弛算法进行求解。基于所提模型和算法,地区系统运营商根据各区域提交的初始供求信息制定区域间的交易价格,各区域以运行成本、碳排放成本、弃光成本最小为目标优化设备出力和能源交互量,并进行迭代出清。算例结果表明所提模型能够有效提升区域运行效益,提高新能源消纳,且所提算法较常用分布式算法在求解速度和求解质量方面更具优越性。     

基于VaR理论的综合能源零售市场最优策略

随着综合能源系统推广,多能源供给-传输-使用耦合程度加深,用户用能形式逐渐多样化,能源市场改革形成的零售市场内涵不断丰富。传统单一能源独立供给-定价的零售市场不能有效引导用户用能、提高系统经济性,综合能源系统零售市场的定价策略亟待研究。计及用户多能负荷、现货价格的随机性和用户需求响应提出基于风险价值(value at risk, VaR)理论的综合能源园区零售最优定价方法,并建立了静态零售定价-日前优化调度两阶段模型,研究了综合能源服务商的静态零售定价最优策略。第一阶段为计及日前阶段用户负荷、现货价格随机性的零售定价优化模型。第二阶段为第一阶段最优零售价格下的日前优化调度模型。最后采用粒子群-线性规划算法对所提两阶段模型进行迭代求解。算例结果表明,基于VaR的零售定价方法可以有效降低综合能源服务商参与零售市场的风险。     

基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型

多个综合能源系统间通过电能交互能有效提高系统风电消纳水平,寻求考虑风电不确定性下的多区域能量管理最优策略成为必要的研究工作。针对风电的随机出力特性和区域间电能传输的安全可靠性问题,将随机优化与分层协调技术相结合,建立了基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型。首先,对单个电-气互联综合能源系统精细化建模,从系统经济性出发,引入区域间联络线灵活性机会约束。进一步,采用二阶锥松弛和确定性等价方法将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型,利用广义Benders分解（general Benders decomposition,GBD）法,将模型分解为主、子问题反复迭代求解。最后,算例表明求解方法具备较好的收敛特性和计算效率,有效保障不同区域内用户信息隐私并有较强自适应性,而且机会约束目标规划模型比传统机会约束具有更好的经济性和灵活性。     

基于供需互动的区域能源网热电价格联合出清策略

针对区域能源网热电耦合、多元主体的特点,基于产能、用能的时空互补性,提出一种含多买方多卖方的区域能源网分布式交易市场框架和基于供需互动的热电价格联合出清策略。首先,建立了由能源交易平台、多能源微网和智能用户构成的区域能源网热电共融市场框架和交易机制;其次,分析并建立了多能源微网和智能用户以追求自身利益最大化为目标的热电价格耦合响应模型;之后,提出以区域能源供需平衡为目标的热电价格联合出清策略,该策略既可以实现能源供应侧资源的优化分配和能源需求侧能量的合理消费,又可以保护市场参与主体的隐私;最后,在由3个能源微网和6个智能用户构成的区域能源网上对模型进行仿真,验证了该交易策略在提高新能源消纳水平、需求侧资源灵活性以及热电互补能力等方面的优势。     

基于区块链技术的分布式电力市场交易平台研究

随着电力体制改革的推进以及大规模可再生能源的接入,参与电力交易的市场主体数量日益增加,导致了传统的集中式交易平台难以处理急剧增加的交易数据、难以实现跨区域的信息共享和资源统一优化配置。为此,提出了基于区块链技术的分布式电力市场交易平台,利用区块链技术去中心化、开放性、匿名性及安全可靠性等优势,建立基于电力交易智能合约的分布式电力交易机制,采取分布式出清交易方式满足大规模电力交易需求,适应大规模可再生能源的迅速发展。     

省间电力现货交易机制设计与探索

随着电力市场化改革的逐渐深入和新能源渗透率的快速提升,我国电源结构和电力供需情况正在发生深刻变化,从而对新能源消纳和省间余缺互济提出了更高要求。目前省间余缺互济市场化机制缺失,亟需开展省间电力现货交易,通过市场化手段开展省间余缺互济,促进可再生能源大范围消纳。文章在跨区域省间富余可再生能源现货交易实践基础上,结合电网实际运行需要,进一步扩大交易范围、丰富交易主体、完善交易机制,建立了省间电力现货交易整体框架,设计了市场衔接、竞价出清、多级调度协同运作等关键机制,提出了市场出清模型。最后通过算例分析验证了上述机制的可行性和有效性。可为开展省间电力现货交易提供切实可行的实施路径和技术方案。     

基于合作博弈的综合能源服务商现货市场风险规避策略

随着多能耦合的加强和能源改革的推进,综合能源市场逐步建立,其中综合能源现货市场的剧烈价格波动给综合能源服务商带来了较大的风险。针对该问题提出了一种基于合作博弈的综合能源服务商现货市场风险规避策略,首先建立了基于风险价值理论的现货市场交易风险评估模型,其次通过建立综合能源服务商间的合作联盟,降低整体联盟的现货市场交易风险,最后采用Shapley值法对联盟中的成员进行风险分摊,并提出一个该风险分摊结果的交易规则。算例结果表明,综合能源服务商通过结成联盟,可以有效降低其参与现货市场的风险,基于Shapley值的风险分摊方法保证了分配的公平和联盟的稳定,验证了该模型的有效性和可行性。     

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。     

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。