面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

计及多时间尺度需求响应资源的微电网能量优化调度策略

随着电力体制改革的深入,用户侧微电网逐渐形成多方投资+集中管控的运营模式,研究计及运营商利益的微电网能量优化具有重要的现实意义。文章提出一种以运营商购售电收益最大化和需求响应补偿成本最小化为目标的微电网能量优化调度策略。该策略计及需求响应多时间尺度特性,将集群空调和集群电动汽车2种需求响应资源纳入日前-日内-实时3种时间尺度调度计划中,并根据各阶段可再生能源预测信息以及电价信号,逐级优化储能出力和需求响应供应量,实现运营商的全局利益最大化。负荷聚集商基于集群空调和集群电动汽车的控制模型预测各时段可控负荷容量并实时响应调度指令。最后,通过算例验证本文所提调度策略的有效性。     

Demand–Supply Balancing Capability Analysis for a Future Power System

Under the anticipated high penetration of variable renewable energy generation such as photovoltaics and higher share of nuclear generation, the issue of supply–demand balancing capability should be evaluated and fixed in a future power system. Improvement of existing balancing measures and new technologies such as demand activation and energy storage are expected to solve the issue. In this situation, a long‐range power system supply–demand analysis should have the capability to evaluate the balancing capability and balancing countermeasures. This paper presents a new analysis methodology of activated demand model and evaluation of supply–demand balancing capability for a long‐range power system demand–supply analysis model, ESPRIT. Model analysis was made to verify the new methodology of the tool including day‐ahead scheduling of a heat pump water heater, an EV/PHEV, and a battery. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(2): 21–30, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22488     

负荷聚合商模式下考虑需求响应的超短期负荷预测

为更好地管理用户侧需求响应资源,减小超短期负荷预测误差,提出了一种在负荷聚合商模式下考虑需求响应的超短期负荷预测方法。首先,分析负荷聚合商的需求响应机制,考虑用户用能习惯、自建光伏、储能行为以及电热耦合,分别对每一类需求响应资源建立优化模型,并通过模糊参数表达用户参与需求响应的不确定性,以改善优化模型;调用CPLEX求解器求解得到综合各类资源后的需求响应信号。然后,在考虑历史负荷数据的基础上引入该需求响应信号,建立迭代预测的长短期记忆网络模型。算例通过3种预测场景的对比,验证了计及需求响应信号能够有效减小预测误差,且考虑需求响应不确定性能够进一步提高预测精度。     

基于贝叶斯推断的用户偏好学习与响应优化

灵活性负荷聚合商通过需求侧响应整合用户侧资源参与电力市场,提高系统可靠性和经济性并获得收益。但用户对用电方式和成本的偏好将对其响应电量带来不确定性,进而影响聚合商的电量申报精度和市场收益。文中将参与需求响应的负荷资源作为广义需求侧资源,构建用户响应偏好模型。进而利用贝叶斯推断对用户偏好进行学习,获得响应电量的概率性估计,生成最优响应计划。最后,建立基于偏差电量考核的聚合商市场收益模型,采用美国PJM市场用户报价及典型日交易数据进行算例仿真。仿真结果验证了贝叶斯推断对用户偏好学习的有效性,以及考虑用户响应偏好的广义需求侧资源响应优化的经济性。     

华东区域智能电网环境下的负荷调度

阐述了充分挖掘电力需方资源,可以缓解电力供需平衡、促进节能减排、扩大可再生能源的接入。指出传统的需求侧管理、需求侧竞价和有序用电在一定程度上有效利用了负荷侧资源。介绍了负荷调度的理论与实践,从系统运行角度出发,在智能电网技术的支持下,通过负荷调度将负荷侧资源常态化地纳入电力系统的调度运行,实现充分考虑需方资源的电力系统综合优化调度,提出华东区域智能电网环境下的负荷调度设想。     

柔性负荷控制及模型研究综述

随着可再生能源的大规模接入和城市中心高峰负荷逐年增长,系统平衡资源需求激增。在常规电源被大规模替代,发电侧调节能力受限的同时,柔性负荷在电网中占据比例逐渐上升,其响应快、经济性高等运行特性增加了电网的调控手段,对系统的调峰调频、平衡新能源波动以及提供辅助服务等方面有重要作用。重点关注柔性负荷的建模方法,对近年来国内外在柔性负荷的物理模型、响应模型和聚合模型等方面的研究成果进行了综述。并结合国内柔性负荷发展和研究情况,对柔性负荷的控制提出几点设想。     

计及综合需求响应不确定性的园区综合能源系统优化运行模型

综合需求响应(IDR)能够提升园区综合能源系统(PIES)的运行经济性、灵活性和可靠性,实现PIES供需双侧的协同效益.针对PIES实际运行中的IDR不确定性问题,提出了计及IDR不确定性的PIES优化运行模型.首先,分别建立基于消费者心理学原理的可转移电负荷和可替代负荷响应不确定性模型.然后,根据热用户温度感知模糊性...     

基于负荷聚合商模式的电网协同优化调度

在新能源在电网的渗透率增高以及柔性负荷作为调节手段出现的背景下,选取合适的调度模式,使得海量分布式的负荷资源参与电网调控,能够帮助实现削峰填谷、平滑负荷曲线等目标。基于负荷聚合商模式的协同控制结构,对包括电动汽车、空调负荷与储能设备的负荷资源进行聚合,建立了日前经济调度模型;在负荷聚合商的集群内部控制中,考虑设备的调度潜能,提出一种基于裕度指标的状态队列优先算法,实现部分负荷优先响应。最后,仿真算例得出了负荷聚合商参与电力系统的日前协同调度运行计划,验证了优化方法以及调控策略的可行性。     

考虑需求响应及调频性能变化的虚拟电厂日前投标策略

随着分布式可再生能源装机容量在电力系统中占比的增大,新能源发电应当承担相应的二次调频任务,而虚拟电厂是分布式电源参与电力市场的重要途径。首先,提出了由分布式风电和电动汽车、空调负荷等广义储能组成的虚拟电厂参与能量-调频联合市场的运行机制。然后,建立广义储能受价格驱动的需求响应模型。为了提前对虚拟电厂调频性能进行预估,引入虚拟电厂调频性能指标。提出考虑需求响应及虚拟电厂调频性能指标的日前投标鲁棒优化策略。最后,通过算例探讨了需求响应模型参数变化对用户及虚拟电厂收益的影响。结果表明,所提虚拟电厂运行机制不仅可以有效提高虚拟电厂综合收益,而且使得虚拟电厂提供优质的调频服务。     

需求响应下计及电碳市场耦合的多元主体成本效益分析

成本效益研究有助于了解各市场主体的效益情况和交易意愿,从而指导市场制定更加合理的交易机制。文章提出了一种需求响应(demand response, DR)下计及电碳交易市场耦合的多个市场主体的成本效益分析方法。首先将碳交易中的单位碳排放成本计入各发电机组的报价函数中进行统一出清,体现碳交易与现货市场运营的耦合;其次,考虑了需求响应下电碳耦合市场中各个主体的交易机制,提出了发电侧、用户侧、负荷聚合商、储能运营商及电网侧的成本效益分析模型。最后,对中国某省电网某实际运行日进行了算例分析,结果表明,碳排放权交易市场运作将抬高电力市场出清价格,影响相关主体的成本与效益。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

考虑需求侧资源的智能小区综合能源日前优化调度

针对化石能源过度消耗和环境污染问题日益严重的情况,将需求侧资源利用纳入考虑范畴,进行供能侧与用户侧相结合的智能小区综合能源日前优化调度研究.在供能侧,建立接入光伏发电和风力发电的冷热电联供系统,考虑多能互补方式并提出一种增大可再生能源就地消纳的控制策略;在用户侧,提出一种较为精细的负荷分类方法,充分考虑家用储能和电动汽...     

新型电力系统灵活性资源聚合两阶段调度优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的关键驱动力。传统的以可控煤电装机为主导的电源结构,转变为以强不确定性、弱可控的新能源为主体的新型电力系统,将面临着灵活性资源短缺等挑战。以提升新型电力系统灵活性为导向,提出了灵活性资源聚合两阶段调度优化模型。第一阶段模型考虑分时价格型需求响应,以净负荷波动最小为目标平滑负荷曲线;第二阶段模型考虑分段激励型需求响应市场交易机制,融合电化学储能、抽水蓄能、改造火电等灵活性资源,以系统运行成本最小为目标设计最优运行方案。最后,算例结果和场景对比表明,需求响应能够充分挖掘负荷跟随系统调节的互动能力;改造后火电机组能够降低煤耗水平,提高调节能力,加强与系统灵活性需求时空匹配;各类储能积极响应电力系统调峰,促进了新能源消纳。     

基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略

为解决综合能源系统多主体利益冲突问题的同时实现低碳运行,提出一种基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略。首先,为降低系统碳排放,引入阶梯型碳交易和综合需求响应限制碳排放量。其次,设计由能源系统运营商配置储能的综合能源系统基本架构,提升能源系统运营商的调控能力和收益水平。然后,在充分考虑各利益主体的主动性和决策能力的前提下,建立了基于双层主从博弈的多主体低碳经济运行交互机制。其中,上层博弈以发电商为领导者,以能源系统运营商为跟随者;下层博弈以能源系统运营商为领导者,以能源生产商、负荷聚合商为跟随者。最后,通过仿真验证了所提策略能够充分发挥各主体的主动决策能力,促进各主体利益均衡,实现系统的低碳、经济运行。     

基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽 主从博弈优化调度

为了充分考虑综合能源系统的低碳性以及多能负荷响应特性的复杂性,提出了考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易机制的能源枢纽(Energy Hub, EH)主从博弈优化调度策略。首先,为有效评估多能负荷柔性特性和响应能力,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到楼宇EH模型中,构建了考虑多种热量扰动因素的精细化综合需求响应模型。其次,考虑到供需双方的绿色调节能力,构建了奖惩阶梯型碳交易成本模型。并基于Stackelberg博弈理论,建立了能源枢纽运营商和用户的低碳优化模型。最后,提出了结合CPLEX工具箱的差分进化算法对所提模型进行求解。算例仿真验证了所提方法能够有效限制系统的碳排放量,充分发挥了需求侧资源的响应能力和减排潜力,实现了EH经济性和环保性的双赢。     

考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

无功电压控制是保障电网安全稳定运行的基础,高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效保障新型电力系统安全稳定运行。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法,从负荷需求侧响应出发基于市场实时电价信息以负荷转移成本和用户购电成本为基础实现价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。     

需求侧灵活性资源参与调频辅助服务的备用优化与实时调度

需求侧资源有潜力通过其灵活性缓和系统的短期功率不平衡,但也会面临用电不确定性的挑战。文中面向用户侧用电不确定性及调频备用需求,以含电动汽车、温控负荷的聚合商为例,建立了参与调频辅助服务的备用优化与实时调度模型。在日前市场上报阶段,基于电量空间对实时运行的风险成本进行评估,实现能量和备用联合优化;在实时控制阶段,基于电量空间对各个用电方进行功率分配,满足用电需求的同时,提高聚合商响应系统功率调整的能力。仿真分析验证了将不同负荷聚合进行联合调度的可行性,以及聚合负荷在功率互支撑、提高总体运行效率方面的作用。     

源荷联动调峰辅助服务市场两阶段模型

新能源大规模并网给电力系统调峰带来巨大挑战,在电源侧深调空间逐步用尽的背景下,亟需高效的市场化机制引导用户侧可控负荷主动参与新能源辅助消纳.文中提出一种负荷聚合商参与的源荷联动调峰辅助服务市场框架,通过构建两阶段决策模型以实现考虑源侧深度调峰的用户侧调峰资源的市场化供给.其中,负荷聚合商测算其签约用户的需求侧响应容量及成本,基于边际效用进行竞价投标;火电机组测算其机组深度可调节能力,基于边际成本进行竞价投标,系统运营商建立采用随机机会约束规划方法的出清模型,实现源荷联动调峰市场出清.此外,进一步对市场的交易流程、出清规则及调控手段等关键问题进行了分析及探讨,算例结果验证了所提市场框架的有效性.     

基于主从博弈的负荷聚合商日前市场最优定价策略

负荷聚合商通过需求响应整合用户侧资源,并由此向电网提供负荷平抑服务以获得收益。因此,聚合商的响应定价策略和用户响应偏好直接影响用户响应精度,进而影响聚合商市场收益。文中将参与需求响应的负荷资源作为广义需求侧资源,提出基于价格激励的需求响应机制,建立考虑用户偏好的用户效用模型和聚合商收益模型。进而,以用户和聚合商两者利益最大化为目标构建主从博弈模型,求解模型获得聚合商最优补偿定价策略,分析用户用电弹性以优化用户响应。最后,采用美国PJM市场数据进行算例仿真,结果表明基于主从博弈的最优定价策略能够充分考虑用户响应偏好差异,有效降低用户综合成本,通过平抑负荷波动提高聚合商市场收益。