基于改进Owen值法的分布式储能双层合作博弈优化策略

针对当前用户侧分布式储能存在的成本较高、利用率低、布局分散等问题,提出一种分布式储能双层合作共享策略,通过分时复用提高储能资源的利用率和经济性。首先,阐述以社区为上层单元、以用户为下层单元的分布式储能双层点对点(peer to peer,P2P)共享交易模式。其次,将分布式储能合作共享问题分解为容量交易子问题和成本分摊子问题。接着,采用交替方向乘子(alternating direction method of multipliers,ADMM)算法构建分布式储能容量双层交易模型,上层侧重于社区间储能共享优化,而下层旨在解决社区内用户储能共享优化。在此基础上,进一步设计一种基于改进Owen值法的双层成本分摊策略,上层采用Shapley值法进行社区间成本分摊,而在下层通过双边Shapley值法完成社区内成本再分摊,以此解决广泛用户群体带来的维数灾和隐私保护问题,同时兼顾各方收益均衡。最后,通过算例仿真验证所提P2P合作共享模式的可行性和优越性,以及成本分摊策略的公平性。     

面向微电网群的云储能经济-低碳-可靠多目标优化配置方法

微电网群技术通过多微电网间的协同互补,促进了分布式可再生能源在微电网间的协同消纳,被认为是未来新型电力系统中分布式电源接入电网的重要方式之一。考虑微电网群中多微电网协同互济的特性,提出了一种面向微电网群的“集中共享、分散复用”云储能运营架构。其中,集中式储能面向微电网群中的所有微电网进行共享,以合作共建、容量共享的方式为所有微电网提供服务,旨在降低各微电网的储能使用成本;分布式储能主要服务于微电网群中的各个微电网,以保障各微电网自身的可靠性为主要目标,同时兼顾协同互济的储能复用需求。在此基础上,构建了经济、低碳及可靠多目标驱动的云储能双层优化配置模型,并基于第二代非支配遗传算法实现模型求解。然后,建立了微电网群云储能系统商业模式,基于Shapley值法及系统运行模拟实现云储能系统投资、运营成本及效益的合理分摊,提出云储能初始投资成本的分配方法。最后,基于IEEE 33节点系统搭建微电网群系统并开展算例分析,结果显示所提方法可提出面向不同投资偏好的云储能配置方案解集,并验证了云储能模式提升系统投资运营效益的有效性。     

用户侧共享储能的优化配置及对碳排放的影响

在碳达峰、碳中和的战略目标下，随着光伏等分布式能源广泛应用，储能系统的需求也急剧增加，而用户在安装储能时势必会对碳排放产生影响。首先，基于用户用电行为的差异性，建立了用户侧共享储能双层优化配置模型，上层以多用户的年综合成本最低为目标函数，优化用户预计加装的共享储能容量和功率；下层优化模型以日运行调度成本最小为目标函数，优化共享储能充放电策略。接着，建立用户碳排放成本数学模型。然后，采用该模型求解方法，一阶段使用Yalmip求解器求解共享储能的最优配置结果，二阶段计算碳排放成本，研究共享储能配置结果对碳排放的影响。最后，通过算例分析与各用户单独配置储能进行对比，验证了所提共享储能优化配置模型和充放电策略的有效性，说明了用户配置共享储能利用峰谷价差进行套利时，碳排放成本增加。     

聚合用户储能的云储能容量配置与定价

为提升用户储能利用率和减少微电网集中式储能配置,提出一种聚合用户储能的云储能容量配置方法,并对储能交易定价问题进行理论研究。云储能运营商聚合用户储能同时配置集中式储能,将云储能运营商与用户作为联盟对外进行电能交易,联盟内部通过聚合费和服务费激励个体进行储能容量交易。考虑云储能运营商、储能提供用户与储能需求用户各自的利益诉求,建立各主体模型。为兼顾联盟整体利益与联盟内个体利益,建立以古典社会福利最大与纳什社会福利最大为目标的储能交易定价模型。算例结果表明,所提出方法可以充分利用用户储能,减少集中式储能成本,实现联盟收益最大与各主体获利均衡。     

一种基于半分布式结构化拓扑的云储能点对点交易策略研究

随着用户对储能资源需求的日益增长及点对点(peer-to-peer,P2P)交易技术的逐渐成熟,云储能P2P交易有望成为未来用户侧储能的新业态。针对中心化拓扑P2P交易可靠性差、负载不均衡,全分布式拓扑P2P拓展性差、低带宽节点过载的问题,该文提出一种基于半分布式结构化拓扑的云储能P2P交易框架,将能量流、信息流、业务流紧密的耦合在一起,在兼顾通讯效率的同时实现用户隐私保护。在此基础上,针对分层、多主体化交易框架下难以实现全局最优的问题,引入合作博弈理论,构建云储能运营商–社区–用户的双层P2P两阶段交易优化模型：第一阶段,以合作联盟利益最大化为目标,基于嵌套式交替方向乘子法建立云储能运营商–社区–用户双层储能容量共享模型;第二阶段,计及主体参与度差异性与市场因素,设计一种基于纳什议价模型的云储能服务定价机制,以实现利益分配。最后,通过仿真验证所提云储能P2P交易策略的可行性与优越性以及定价机制的公平性,结果可为用户侧储能业务开展提供全新的视角。     

含规模化5G基站租赁共享储能的配电网混合博弈优化调度

传统供电方式下规模化5G基站面临高昂运行成本,为进一步协调5G基站电源侧能源结构低碳经济转型与电网侧灵活性调节能力提升,文章提出了一种含规模化光伏集成5G基站租赁共享储能系统的主动配电网混合博弈优化调度方法。以主动配电网为主体,多电信运营商与共享储能运营商组成5G基站联盟为从体,构建主从博弈优化模型,并采用二分法进行求解,得出主动配电网最优分时电价策略与5G基站联盟优化运行策略。考虑5G基站联盟各主体间的电量交互与成本分摊,基于纳什谈判理论构建多电信运营商与共享储能运营商合作博弈运行模型,并将其等效为5G基站联盟运营效益最大化子问题与电量交易支付谈判子问题,在此基础上,提出基于交替方向乘子法的分布式算法进行求解。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

考虑需量管理的用户侧储能优化配置

随着能源互联网的不断发展,分布式储能使用需求日益增长。基于用户侧电能管理,提出一种考虑优化负荷特性的储能系统规划和调度综合优化模型。在两部制分时电价的背景下,以用户侧储能系统全寿命周期内总的净收益为外层目标函数,综合考虑了储能削峰收益、峰谷套利收益、全寿命周期成本等因素;以储能系统日调度周期内收益为内层目标函数,研究用户侧储能系统各时段充/放电值的优化。结合工程实际,通过遗传算法和混合整数线性规划求解双层优化配置模型,算例测试比较了锂离子和铅炭两种电池的额定容量/功率配置、削峰率和净收益,分析了负荷曲线特性、储能单位成本和能量转换效率储能成本对于经济效益的影响,为用户侧储能系统的优化配置提供建议。     

考虑风光出力相关性与共享储能的综合能源微网双层优化

为了提高综合能源微网的能源利用率和经济效益,结合共享储能服务,考虑风光出力不确定性与相关性,联合共享储能电站服务模式,提出一种兼顾风光出力相关性与共享储能的综合能源微网双层优化模型。上层模型旨在最大化共享储能的服务收益,而下层模型则以降低综合能源多微网系统的运营成本为目标。结合Karush-Kuhn-Tucher条件与大M法将双层优化模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。算例验证结果表明,在考虑风光出力不确定性与相关性的基础上,所提出的模型不仅能够提高系统对新能源的消纳能力,而且能够提高系统运行经济性。     

区域综合能源系统电/热云储能综合优化配置EI北大核心CSCD

随着我国电力市场逐渐开放,用户向产消者角色不断过渡,多种能源互补程度加深,云储能商业模式或将成为未来用户侧储能的新形态。提出将云储能这一商业模式应用于综合能源系统电/热储能的综合优化配置问题。首先,分析云储能特点,建立含云储能的能源集线器结构,分析其输入输出的转化关系。然后,提出基于双层规划模型的区域综合能源系统电/热云储能优化配置方法。内层从用户的角度出发,优化所有用户电/热储能需求;外层从云储能提供商的角度出发,整合内层求解得到的所有用户储能需求,综合优化云储电和云储热配置。最终,将模型应用于3个不同场景并利用CPLEX求解,算例结果验证了云储能模式下进行电/热储能的综合优化配置能够有效节约储能资源,减小成本;并且,用户、云储能提供商、电网和热网将实现互利共赢。     

区域综合能源系统电/热云储能综合优化配置

随着我国电力市场逐渐开放,用户向产消者角色不断过渡,多种能源互补程度加深,云储能商业模式或将成为未来用户侧储能的新形态。提出将云储能这一商业模式应用于综合能源系统电/热储能的综合优化配置问题。首先,分析云储能特点,建立含云储能的能源集线器结构,分析其输入输出的转化关系。然后,提出基于双层规划模型的区域综合能源系统电/热云储能优化配置方法。内层从用户的角度出发,优化所有用户电/热储能需求;外层从云储能提供商的角度出发,整合内层求解得到的所有用户储能需求,综合优化云储电和云储热配置。最终,将模型应用于3个不同场景并利用CPLEX求解,算例结果验证了云储能模式下进行电/热储能的综合优化配置能够有效节约储能资源,减小成本;并且,用户、云储能提供商、电网和热网将实现互利共赢。     

考虑光伏集成5G基站用能模式的多主体共享储能优化配置

光伏集成5G基站能够有效降低电信运营商的用能成本,然而含分布式光伏的5G基站用能模式将对主动配电网的稳定运行造成影响,致使电信运营商与主动配电网均存在储能配置需求。出于安全性与经济性考虑,文中引入储能运营商作为第三方共建共享储能系统,提出了一种考虑光伏集成5G基站用能模式的多主体共享储能优化配置方法。首先,提出了面向规模化光伏集成5G基站与主动配电网储能配置需求的共享储能系统动态容量租赁模型;其次,基于双层混合整数规划模型(BiMIP)构建共享储能系统容量配置与运行双层联合优化问题;最终,采用重构与分解(R&D)算法对双层联合优化问题进行求解。仿真结果表明,所提出的多主体共享储能优化配置方法能够实现主动配电网的削峰填谷与多主体间的互利共赢。     

基于共享经济理念的园区分布式能源共享服务机制

共享经济是一种能够有效促进资源优化配置及利用的新型经济模式,其与分布式能源领域的融合对提升设备利用率、降低用户用能成本具有积极意义。立足园区,提出一种分布式能源共享服务机制。设计了共享服务机制的架构及业务流程,探讨共享服务机制的服务模式特征、服务态势特征,建立以用户净用能成本最小为目标的协调运行模型及策略。在此基础上,为明确各参与主体的效益与费用情况,建立了共享效益分配及费用结算模型。最后,通过算例分析验证所提服务机制能够有效地提升分布式供能和储能设备整体利用率、促进分布式能源就地共享消纳和降低用户用能成本。     

基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法

随着能源行业的不断改革与发展,未来的能源体系将变得更加多元化,综合能源系统中多种能源的有机整合和集成互补将成为发展趋势。提出了一种基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法,首先在包含风电、光伏等分布式能源发电的能源集线器模型基础上,建立了考虑综合需求响应的双层优化模型,上层为最大化能源供应商收益,下层为最小化用户购能成本;其次,构建了适用于能源集线器的不可转移支付联盟博弈模型,实现了能源集线器间的协作运行,并采用分布式联盟构造博弈算法进行求解;最后的算例验证了模型和方法的可行性和有效性,该方法减少了弃风和弃光的能源浪费,降低了购能成本,提升了系统的经济性和灵活性。     

基于双层优化理论的交直流配电网调度研究

交直流配电网可更好地接纳可再生能源、柔性负荷、储能装置等分布式电源,是未来配电网的发展方向。它包含配电网调度部门、区域内发电投资方和区域内供电用户(储能、微型燃气轮机等)等不同利益主体,需要协调各方利益,以保证交直流配电网的经济运行。基于上述背景,文章提出了交直流配电网双层优化调度策略。上层优化计及区域调度成本及交换功率约束,以全网网损(包含柔性直流装置)最低为目标函数,通过柔性直流装置实现了全网的潮流分配;下层优化计及上层优化的区域交换功率约束,以区域调度成本最小为优化目标,实现区域内分布式发电的优化调度。通过上下两层优化,实现了交直流配电网多方主体利益平衡。最后通过仿真算例验证了交直流配电网双层优化调度策略的正确性。     

基于恢复力约束的分布式储能优化规划

提出基于恢复力约束的分布式储能优化规划方法,以保证重要用户的恢复力为前提条件,采用双层耦合规划模型。内层模型在满足电网运行的潮流约束下,灵活地控制重要用户侧分布式储能参与需求侧响应,实现用电成本与动作频次最小的目标,采用竞争深度Q网络（dueling deep Q network, DDQN）结构的深度增强学习方法进行求解,内层模型将分布式储能响应策略传递给外层模型;外层模型进一步基于重要用户的恢复力约束和投资收益校核分布式储能的配置方案,通过双层优化耦合反馈,最终实现基于恢复力约束的分布式储能优化规划。通过分时电价引导分布式储能等重要互动资源参与配电网的优化运行,保证重要用户电力供应连续性的同时给用户明显的投资收益。最后以某10 kV变电站的重要用户储能优化配置为例,分析了所提方法的有效性。     

计及共享储能与光伏的园区多用户综合收益优化

针对含共享储能与户用光伏的园区场景,文中提出一种用户侧综合收益双层优化方法,充分挖掘共享储能灵活性及用户用电需求差异性,在实现用户整体经济效益最优的同时提升光伏消纳能力。模型上层为月前优化阶段,以用户月度用电成本最低为目标,考虑系统能量平衡、储能充放电约束以及储能荷电状态约束,优化工业用户最大用电功率,降低需量电费;模型下层为日前优化阶段,综合考虑用户综合收益及光伏消纳能力,以上层优化结果为约束条件,兼顾功率、储能等约束,提出共享储能充放电功率及用户与电网交互功率等日前优化策略,在用户月度整体经济性最优的前提下,实现用户侧每日经济效益的优化。最后,以南方某实际园区作为算例验证了文中所提方法的有效性。     

考虑源荷不确定的多园区微网与共享储能电站协同优化运行

共享储能作为一种新兴能源存储技术正在迅速发展。为提高含共享储能电力系统的经济性,提出一种基于源荷不确定性的两阶段鲁棒多园区微网与共享储能合作博弈模型。首先,建立共享储能主体和各园区微网主体间的电能交易优化运行模型。其次,考虑可再生能源及负荷的不确定性,建立园区微网的两阶段鲁棒调度模型。然后,基于纳什谈判理论建立多园区微网-共享储能多主体合作运行模型,并将其等效为合作成本最小化子问题与电能谈判支付子问题。为了保护各主体隐私,运用交替方向乘子法对上述两个子问题进行分布式求解。最后,通过算例验证所提合作运行模型以及分布式算法的有效性。仿真结果表明共享储能与各园区微网协同优化运行能够减少各主体的运行成本。     

计及需求响应的数据中心联盟共享储能规划

为避免数据中心单独配置储能出现储能利用率低、经济效益差等问题,提出一种计及需求响应的数据中心联盟共享储能规划方法,能够考虑不同场景下各数据中心对储能需求的差异性和互补性,在降低储能投资成本的同时发挥储能最大效能。首先,提出了数据中心联盟共享储能运营模式,包括不同场景间共享储能使用容量分配、成本分摊和基于纳什议价的利益分配方法,保障联盟内各个体的利益。其次,考虑批处理负荷、机房空调参与需求响应,建立数据中心房间级能量管理模型,结合共享储能配置约束,以联盟集体利益最大化为目标,构建计及需求响应的数据中心联盟共享储能规划模型。为使得规划结果能够应对多种运行场景,提出共享储能规划场景集选取方法。最后,设置了4个对比算例验证所提方法的有效性。     

基于储能电站服务的冷热电多微网系统双层优化配置

随着储能技术的进步和共享经济的发展,共享储能电站服务模式将成为未来用户侧储能应用的新形态。提出基于储能电站服务的冷热电联供型多微网系统双层优化配置方法。首先,提出储能电站服务这种新型的共享储能模式,分析共享储能电站的运行方式和盈利机制。其次,将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统中,建立考虑2个不同时间尺度问题的双层规划模型,上层模型负责求解长时间尺度的储能电站配置问题,下层模型负责求解短时间尺度的多微网系统优化运行问题。再次,根据下层优化模型的Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件将下层模型转换为上层模型的约束条件,采用Big-M法对非线性问题线性化。最后,通过3个场景的算例分析验证所提双层规划模型的合理性和有效性,并证明所提出的共享储能服务能够有效降低用户成本,节约储能资源,实现用户与储能电站运营商的互利共赢。     

考虑共享储能容量配置的多虚拟电厂优化运行方法

由于分布式能源具有间歇性和波动性的特点,其大规模接入电网会对系统稳定性产生一定的影响。为了减少用户侧用电成本以及提高新能源的消纳能力,在多虚拟电厂背景下提出共享储能系统促进风光消纳的规划和运行双层决策博弈模型。上层模型对共享储能电站投资运行成本进行等年值转换分析,以共享储能总成本最低且使用寿命尽可能的长为目标函数建立模型;下层模型以虚拟电厂运行成本最低及弃风弃光最小为目标函数建立运行优化模型。采用鲸鱼算法与CPLEX商业求解器结合的形式对共享储能电站的容量配置、充放电行为以及虚拟电厂运行状态进行求解,并通过设置3个场景算例对所提方案进行验证,结果表明,所提方法可以优化共享储能电站容量最优配置和充放电策略,提高可再生能源的消纳能力和虚拟电厂系统运行效率,兼顾供给侧与需求侧的利益,使电能分配更加公平合理。