考虑多重不确定性的含需求响应及电碳交易的虚拟电厂优化调度策略

为解决当前对虚拟电厂系统中多重不确定性源的表征考虑不全面且处理方法单一的问题,提出一种基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法来对风光出力、电价进行建模,并利用区间法对碳价、需求响应进行建模;以虚拟电厂运行成本最小化为目标,综合考虑电碳交易及激励型需求响应机制,建立基于区间线性规划的虚拟电厂优化调度模型,采用强区间线性规划法中的两阶段分解算法对模型进行求解,针对不同不确定性源的特点,采用2种方法处理虚拟电厂系统中的多重不确定性。算例结果表明,该模型能够通过指标变化趋势有效地反映多重不确定性因素对系统调度结果的影响,在保证虚拟电厂系统安全运行的基础上提高经济性,区间形式的表示为决策者留出了一定的现实选择空间。     

基于场景生成与IGDT的风光-碳捕集-P2G虚拟电厂经济调度

为了有效降低风光出力与负荷预测的不确定性对虚拟电厂调度运行的影响,提出了基于场景生成与信息间隙决策理论（IGDT）的经济调度优化模型。通过Copula函数与非参数核密度估计方法构建风光出力联合分布模型,并利用蒙特卡洛模拟与k-means聚类得到典型场景。利用区间约束对负荷预测的不确定性进行建模,构建不同风险偏好下的调度优化模型。以典型的虚拟电厂系统进行算例分析,验证了所建立模型可以为不确定性影响下的虚拟电厂经济调度问题提供解决方案。     

考虑碳-绿证交易机制的虚拟电厂分布鲁棒优化调度

虚拟电厂对推进“双碳”战略及能源优化配置具有重要意义，如何在应对源荷不确定性因素影响的同时，实现虚拟电厂低碳经济运行，是虚拟电厂调度过程中面临的重要挑战。鉴于此，提出一种考虑碳-绿证交易机制的虚拟电厂分布鲁棒低碳经济调度策略；首先，基于阶梯式碳交易机制和配额制下绿证交易机制，并利用条件风险价值(condition value at risk, CVaR)评估系统运行所面临的风险，构建考虑绿证-碳交易机制的区域虚拟电厂优化模型；其次，综合考虑1-范数和∞-范数构造概率分布模糊集，以调度系统可用的历史数据为基础，构建考虑风光不确定性的虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度模型，并采用列约束生成算法求解模型；最后，算例仿真验证了所提策略的有效性和鲁棒性。     

含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度

随着电动汽车和分布式电源接入电网的比例不断提升,虚拟电厂为有效解决电动汽车、分布式电源并网提供了新思路。由于可调度充放电的电动汽车数量和分布式电源出力存在明显的不确定性,因此虚拟电厂优化调度时必须考虑这些不确定性。在此背景下,采用场景模拟技术处理风电出力的不确定性,形成经典场景。针对可调度电动汽车数量的随机性与不确定性,利用鲁棒优化方法建立了原模型的对偶模型,构建含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度模型。算例分析证明了所提模型具有实用性和有效性,在优化调度模型中考虑不确定性的影响,可减小实际日运行成本,提高优化策略的鲁棒性。结果表明鲁棒系数和置信水平影响了日运行成本,通过合理制定燃气轮机等常规机组的发电计划可以减小日运行成本。     

含电动汽车虚拟电厂的区间主从博弈优化调度

“双碳”背景下,大量电动汽车为虚拟电厂提供了灵活的储能资源。虚拟电厂运营商与电动汽车主存在利益博弈,且运行过程受诸多不确定性因素影响,这对优化调度工作提出了挑战。为此,提出了一种含电动汽车虚拟电厂的区间主从博弈双层优化模型。上层模型以虚拟电厂运行成本最小为优化目标,考虑功率平衡与储能系统约束,并根据所求得上层目标更新相应电价信息;下层优化模型基于电价信息,以电动汽车主用电费用最小为优化目标,求解聚合电动汽车功率,并将其返给上层优化模型。算例分析结果表明,区间主从博弈双层优化模型可兼顾虚拟电厂运营商与电动汽车主的双边利益,并能有效提高系统的鲁棒性。     

数据驱动的虚拟电厂调度特性封装方法

虚拟电厂技术已成为解决新能源/分布式电源并网调度问题的重要技术手段。然而虚拟电厂调度特性由多个不同类型电源共同决定,具有非线性、时序耦合性和时变性的特点。该文提出虚拟电厂调度特性建模方法,解决虚拟电厂如何参与电网调频备用校核和实时优化调度的问题。首先,提出虚拟电厂调度特性封装模型的概念,包括调度成本模型和调度指令可行性模型,为虚拟电厂参与电力系统全局优化调度提供准确依据。然后,提出数据驱动的虚拟电厂调度特性封装建模方法,包括基于深度神经网络的调度成本模型封装方法和基于集成分类的调度指令可行性模型封装方法。进而提出基于封装模型的全局优化调度模式,建立了全局优化调度模型。最后,通过对扩展的包含多个虚拟电厂的IEEE-30节点系统的研究和算例分析,验证了提出的数据驱动虚拟电厂调度特性封装方法,以及利用虚拟电厂最小化实时调度成本的可行性和有效性,解决了虚拟电厂参与电力系统调频备用校核和实时优化调度的难题,为包含虚拟电厂的电力系统全局优化调度提供科学依据和可行方案,也为数据驱动方法在电力系统建模问题中的应用提供借鉴。     

含广义储能虚拟电厂电–气–热三阶段协同优化调度

分析了虚拟电厂参与日前阶段、日中阶段以及实时阶段的三阶段调度优化流程,并根据广义储能中各部分设备响应速度和时间进行建模,以此为依据建立含广义储能虚拟电厂三阶段调度模型。在日前阶段,采用C&CG处理风光不确定性,建立有效快捷的电动汽车充放电管理模型,对广义储能中固定电热储能以及电动汽车充放电进行优化,进行24h整体优化;在日中阶段,利用替代型负荷之间的相互转换以及燃气轮机、锅炉的出力调整,对虚拟电厂调度计划逐个时段进行再调整;在实时阶段,建立时间解耦的空调集群模型,利用其快速响应特点,以半小时为步长,在实时风光场景下进行偏差平抑。仿真算例验证了所构模型的有效性,结果表明：通过多阶段调度以及广义储能的协同作用,可以有效降低虚拟电厂运行成本以及大幅提高虚拟电厂的供能稳定性。     

电-碳联合市场下虚拟电厂主从博弈优化调度

为使虚拟电厂更好地适应新型电力系统的发展,针对含综合能源的虚拟电厂,设计电-碳联合市场交易框架,在此基础上,提出一种考虑需求响应的虚拟电厂主从博弈优化调度策略。以虚拟电厂运营商为领导者、新能源热电联供运营商和综合能源用户系统运营商为跟随者,形成一主多从的Stackelberg博弈模型,同时优化虚拟电厂运营商定价策略、供能侧出力计划和用户侧需求响应方案,并对博弈均衡解的存在性和唯一性进行证明。最后,通过算例验证所提策略的有效性,虚拟电厂内部各主体利益得到有效提升,算例结果也表明不同类型需求响应占比对各主体利益有很大的影响,同时所提的优化调度策略为虚拟电厂制定内部购售电价格、调度计划和参与电-碳联合市场交易提供了参考。     

考虑多重不确定性的虚拟电厂随机优化调度

高比例可再生能源的接入对电力系统注入了大量的不确定性,研究多重不确定性的精确建模对于提升虚拟电厂调度策略的有效性具有重要意义。文中的虚拟电厂集成了光伏机组、风力发电机组、储能系统、热电联产机组和燃气锅炉。基于场景决策对虚拟电厂的多重不确定性进行建模,根据每个不确定参数的平均值和分布式机组的运行参数,确定每个场景的起点和终点,得到每个场景的概率,并将每个不确定参数的定义空间划分为具有特定权重的可数有限场景。计及虚拟电厂的售电收益、与主网交互收益、需求响应成本、削负荷成本以及机组运行成本,建立以虚拟电厂的预期日前收益最高为目标的优化调度模型。仿真结果表明：VPP内电、热负荷功率平衡,未出现弃风、弃光情况,经济性较好;同时未出现中断供电的情况,可靠性较高。     

用户侧利益主体虚拟电厂联盟行为及交易机制

由于分布式能源补贴下降,通过聚合形成虚拟电厂参与日前市场竞价的模式成为了用户侧利益主体新的收益渠道。文章从虚拟电厂交易策略、收益分配以及用户侧利益主体博弈形成虚拟电厂3个环节为这一模式的实现设计了完整的交易机制。在交易策略方面,采用价格制定者型虚拟电厂交易策略模型,并结合区间优化方法对不确定量建模。在收益分配方面,设计了基于发电量及不确定性贡献度的分配机制。在虚拟电厂的形成问题中,基于联盟博弈理论分析各种联盟状态的稳定性,并通过博弈确定虚拟电厂形式。最后,通过算例对所提方法的有效性进行验证,结果显示,所提出的交易机制符合用户侧利益主体的特点,其分配机制考虑了参与者对不确定性的平抑作用,能够为用户侧利益主体提供辅助决策。     

基于水光互补的多个虚拟电厂两阶段优化调度方法

提出了一种基于水光互补的多虚拟电厂(virtual power plant,VPP)两阶段优化调度方法,旨在降低分布式光伏固有的随机性以及用户可中断负荷(interruptible load,IL)响应的不确定性对系统运行和决策带来的影响,从而提高水光互补清洁能源项目的能源利用率。首先,采用电能共享策略,以最大化VPP的经济效益为优化目标,构建了多VPP日前最优调度模型。其次,考虑分布式光伏出力的随机性和可中断负荷需求响应的不确定性,灵活调整内部可控元素和能源输出,生成VPP市场竞价优化调度模型。最后,通过算例分析,验证了所提出方法的有效性和可行性。     

计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型

为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型。首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型。再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型。最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象。分析结果显示：所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性。储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网。将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳。     

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。     

虚拟电厂运营商与电动汽车用户的主从博弈定价策略

如何制定虚拟电厂运营商的售电价格及购售电策略,实现与电动汽车用户的双赢,是目前研究的热点。基于此,提出了以虚拟电厂作为售电运营商参与电动汽车有序充电管理的主从博弈模型,其中运营商通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车有序充电,并协调各类分布式资源参与电力市场。计及风电出力的波动性和常规负荷的不确定性,在建模中引入了条件风险价值理论。模型通过Karush-Kuhn-Tucker条件和对偶理论转化为混合整数线性规划问题准确求解。最后在算例中验证了建模方法的有效性,给出了虚拟电厂运营商的最优定价策略及内部出力计划,且分析了不同电动汽车比例、储能最大容量、风险偏好系数对最优解的影响,为虚拟电厂运营商提高收益提供了优化思路 。     

基于多场景技术的冷热电虚拟电厂两阶段优化调度

针对风、光出力及负荷需求的不确定性造成虚拟电厂收益低的问题,建立了基于多场景技术的冷热电虚拟电厂优化调度模型.对风光出力及电、热、冷负荷的不确定性进行分析,通过拉丁超立方抽样生成连续时间场景,模拟风光出力及多能负荷随时间的波动情况;采用同步回代消除法对所生成的场景进行削减,得到风、光、荷典型日场景.在此基础上构建多场景...     

考虑电热综合需求响应的虚拟电厂优化调度

针对配电网中以电、热为代表的多类型负荷的快速增长,以及可控机组、储能装置、风机等分布式能源的协调调度问题,提出了考虑电热综合需求响应的虚拟电厂（virtual power plant,VPP）优化调度模型。首先,将风机、热电联产系统、多种储能装置、电锅炉、电热负荷集成为虚拟电厂,在用户侧,将基于电价型和激励型需求响应措施相结合,建立电热综合需求响应模型;然后,以最大化虚拟电厂运营利润为目标,采用机会约束模型描述风机、负荷预测的不确定性和内部功率平衡,并考虑各机组运行约束和网络安全约束;在合理控制和协调各组件出力的基础上生成调度方案,最后采用量子粒子群算法对模型进行求解。在算例中比较了不同需求响应方案对热电负荷曲线优化结果、网络安全、虚拟电厂经济性的影响,比较了不同置信水平下虚拟电厂的调度结果,从而验证了模型的可行性。     

考虑碳循环利用的农村虚拟电厂运行效益均衡分配优化模型

农村地区土地面积辽阔、资源丰富,分布式能源的发展潜力巨大。将垃圾发电、燃气碳捕集设备和电转气设备与农村的各种分布式能源聚合成考虑碳循环利用的农村虚拟电厂,并以最大化运营收益和最小化碳排放量为目标,构建虚拟电厂低碳调度优化模型。采用基于纳什谈判的效益分配策略,构建虚拟电厂运行效益均衡分配模型,并通过风险、效益和碳减排三维因子来确定各主体的利益分配因子。算例结果表明,本文所提运行优化模型和效益分配策略可互补利用农村多种分散式资源,有利于推进农村能源结构低碳转型。     

考虑风光不确定性的电气互联虚拟电厂近零碳调度优化模型

风电、光伏出力的不确定性给电力系统的稳定运行带来威胁,含电转气(power-to-gas,P2G)的电气耦合系统能够解决这一难题。文章将电转气与虚拟电厂(virtual power plant,VPP)进行集成,提出电气互联虚拟电厂的基本概念、通用建模及调度优化模型。针对风光不确定性,引入条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)方法和鲁棒随机优化方法,分别用于刻画目标函数和约束条件中的不确定性变量,并引入最大碳排放限额(maximum total emission allowances,MTEA)指标,考虑虚拟电厂近零碳运营方案可行性。为求解多目标优化模型,构建了基于目标函数投入产出表和权重偏差校核的模型求解算法,并选取9节点能源集线器系统开展实例分析,结果表明电气互联虚拟电厂能实现分布式能源互补利用,形成电-气-电循环利用模式,所提模型能够同时兼顾分布式能源的高额经济收益和不确定性风险。