含电动汽车和风电机组的虚拟发电厂竞价策略

对于含电动汽车和风电机组的虚拟发电厂,由于可调度充放电的电动汽车数量和风电机组出力均存在明显的不确定性,这样虚拟电厂在电力市场中参与竞价时就必须考虑这些不确定性。在此背景下,计及上述不确定性因素的影响,并在下述假定的基础上研究了含电动汽车和风电机组的虚拟发电厂竞价策略:风机出力的上下限为随机变量;日前能量市场和调节市场电价均为波动区间已知的随机变量;虚拟电厂中可调度充放电的电动汽车数量足够大,能够在平抑虚拟电厂内的风电机组出力波动的同时参与调节市场竞价。在同时考虑电动汽车电池放电损耗成本以及调节备用被实际调用比例的情形下,构建了虚拟电厂参与日前能量市场和调节市场的联合竞价策略的鲁棒优化模型。之后,采用IBM公司开发的高效商业求解器CPLEX 12.2对模型进行了求解。最后,通过算例对所构建的模型和采用的方法进行了验证,算例结果表明了所建立模型的合理性和求解方法的有效性。     

基于分布式发电的虚拟发电厂研究综述

为了解决大规模分布式电源接入配电网后造成的系统难以调度、终端用户频率/电压大幅波动、能源利用率低等严峻问题,提出了在配电网中构建基于分布式发电的虚拟发电厂。比较了不同文献中对虚拟发电厂的定义,概括出虚拟发电厂的关键特征,介绍了组成虚拟发电厂的各种分布式发电机组,比较了虚拟发电厂与微网之间的差别,分类梳理了现有文献中提出的虚拟发电厂运行时采用的多源协调控制和优化调度方法,以及虚拟发电厂在参与电力市场交易时所采用的交易策略,介绍了现有关于虚拟发电厂的工程项目进展,最后对虚拟发电厂在未来的发展进行了展望。     

基于改进遗传算法的技术型虚拟发电厂最优化经济调度策略

提出了将技术型虚拟发电厂(technical virtual powerplant,TVPP)的技术性和商业型虚拟发电厂(commercial virtualpower plant,CVPP)的经济性结合起来的设想,即TVPP在满足向电网提供的电压控制条件下追求自身经济性最大化。建立基于IEEE-33节点配电网的TVPP经济调度优化模型:以TVPP的最大经济利润和网络节点电压偏差值最小为目标函数,以分布式电源自身限制条件、功率平衡约束和网络节点电压约束等为约束条件;通过改进遗传算法对上述优化模型进行仿真求解,得到了技术型虚拟发电厂在向配电网提供网络节点电压控制服务下的最优化经济调度策略,仿真结果验证了该最优化调度策略的可行性。     

含风电及电动汽车虚拟电厂参与电力市场的优化调度策略

可再生能源发电及电动汽车充电的不确定性给电力系统运营带来新的挑战。针对含有风力发电和电动汽车充放电的虚拟电厂参与到电力市场中包含的不确定性问题,提出了一种混合储能虚拟电厂参与电力市场的优化调度策略。基于轮盘赌机制建立风力发电不确定性模型,将电动汽车的不确定性参数引入该模型,通过分析电力市场需求,制定基于不确定模型的随机优化调度方案。通过算例验证该方案的有效性和适用性,为混合储能虚拟电厂参与电力市场调度提供指导。     

计及随机因素的商业型虚拟发电厂短期交易与优化运行策略

作为分布式能源的有效聚合形式,虚拟发电厂及相关技术正得到越来越多的关注。计及可再生能源出力的不确定性和需求侧资源的参与,建立了由小型风电场、激励型需求侧响应可中断负荷、抽水蓄能电站和燃气轮机组成的商业型虚拟发电厂模型,采用多场景法处理日前市场电价和风电出力的不确定性,以其在日前市场的竞标利润和平衡市场受到的奖惩的期望和最大为目标进行短期交易的优化。为增加虚拟发电厂的确定性收益,考虑了随机变量确定性随决策时间的推进而逐渐增加的影响,将目前广泛应用的两阶段随机规划模型改进为多阶段随机规划模型。算例结果验证了改进模型的有效性,并通过对比分析证明该模型可显著提高虚拟发电厂的确定性收益。     

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。     

市场竞价下梯级水电站短期优化调度研究

针对梯级水电站短期优化调度的特点，通过对电力市场中发电厂商竞价策略特点的分析，提出了市场竞价下梯级水电站的竞价运行策略，构建了市场竞价下梯级水电站优化调度模型。模型采用概率分布来模拟发电厂商报价策略，并利用蒙特卡洛方法对电力市场出清过程进行随机模拟，而且在最大效益子模型中考虑了梯级各电站发电成本不同的因素。最后通过实际算例，利用改进蚂蚁算法和遗传算法对硕多岗河梯级水电站在市场竞价条件下的整体调度过程进行了模拟优化求解，得出了较优的市场出清结果和梯级优化运行方案，并通过对优化结果的详细分析，指出了模型的优点和缺陷。     

含电动汽车充电站商业型虚拟电厂的日前调度优化策略研究

研究商业型虚拟电厂运行机制能为新能源电源入网提供一定的技术支撑。将风力发电系统、光伏发电系统、储能系统、电动汽车充电站整合为一个虚拟发电厂,可显著降低因新能源单独并网时的出力不确定性及电动汽车无序充电对电网造成的不良影响,减轻电网压力,并可有效促进新能源消纳。以虚拟电厂经济效益最优为目标,在满足各约束条件的前提下,对其进行调度优化策略研究。通过线性惯性权重粒子群算法及非线性惯性权重粒子群算法对所提模型进行求解,结果表明采用非线性惯性权重粒子群算法不仅能避免过早收敛陷入局部最优而且得到的效益更高。通过算例验证了该模型的合理性及求解方法的有效性。     

考虑需求响应的虚拟电厂商业机制研究综述

将分布式能源以聚合模式接入电网的虚拟电厂,为分布式能源管理提供了新的技术手段,为需求侧资源整合参与电力市场构建了新型商业模式。目前针对虚拟电厂的研究主要集中在运行优化与调控策略等方面,缺乏对市场机制和竞争策略的研究,未能充分发挥虚拟电厂的商业价值。围绕虚拟电厂与需求响应互动的商业机制与市场运营模式,介绍了需求响应参与虚拟电厂运营的参与方式、组织框架、市场竞价策略以及市场博弈模型等方面的研究。最后总结了需求响应在虚拟电厂运营中的商业价值和发展前景。研究内容为国内电力市场进一步开放后虚拟电厂的实际运营提供参考和借鉴。     

基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。     

Risk assessment and bi‐level optimization dispatch of virtual power plants considering renewable energy uncertainty

Aiming at the effective management of distributed energy resources (DERs ), we propose a bi‐level optimization dispatch model which consists of a virtual power plant (VPP ) and an independent system operator (ISO ) in order to achieve a coordinated dispatch between the upper level objective function of minimizing system's operation cost and the lower level objective function of maximizing the VPP 's net profit. However, the VPP 's dispatch strategy is variable due to the threat from unavoidable uncertainties including unit outage, load forecast deviation, and renewable energy forecasting error. In order to evaluate the influences of these risks on VPP 's dispatch strategy, a proper definition of expected energy not supplied (EENS ) and its relationship with VPP 's reserve capacity are provided. Also, chance‐constrained programming (CCP ) is adopted during the analysis. By including VPP 's risk cost into the dispatch model, VPP 's dispatch strategy is able to keep a balance between the potential risk and economic profit. In addition, a further discussion regarding the risk cost is conducted in view of renewable energy capacity proportion and the VPP capacity proportion. Based on the analysis results of the case study provided, the proposed model serves as a foundation for VPP 's economic and risk‐balanced dispatch.     

基于混合随机规划/信息间隙决策理论的虚拟电厂调度优化模型

虚拟电厂(VPP)在调度过程中面临多种不确定因素,给决策和系统安全运行带来一定的困难。提出了基于混合随机规划/信息间隙决策理论(IGDT)的VPP调度优化模型,该模型针对电价概率分布描述较为准确、预测精度较高的特点,采用随机规划处理电价的不确定性;针对风光出力概率分布难以精确刻画、预测精度较低的特点,采用IGDT处理风光出力的不确定性,通过赋予风光出力偏差系数不同的权重,解决了IGDT同时处理风光出力不确定性的问题。此外,针对不确定性决策的盲目性和不同策略面临风险程度的不同,引入风险成本量化不同决策方案对应的风险。仿真结果验证了所提模型的有效性。     

能源互联网中虚拟电厂的运行模式及启示

全球能源互联网方兴未艾,虚拟电厂（virtual power plant, VPP）的建设不仅是全球能源互联网建设中的重要组成部分,也是我国解决资源短缺、环境污染的重要手段,为此,理解和掌握虚拟电厂的关键技术和运行原理具有重要意义。该文旨在分析虚拟电厂的运行模式,可为虚拟电厂在我国的建设提供理论和实践经验。首先,基于现有文献对虚拟电厂的表述,明确了虚拟电厂概念、典型特征,并依据功能不同,将虚拟电厂分为商业型虚拟电厂（commercial virtual power plant , CVPP）和技术型虚拟电厂（technical virtual power plant , TVPP）两大类。其次,从物理结构、信息模型、市场角色等方面详细阐述了能源互联网和虚拟电厂之间的关系。再次,归纳了德国虚拟电厂中典型示范工程的运行原理及运行状况。最后,基于我国当前配电系统的发展水平和电力体制改革的相关政策,展望了虚拟电厂技术在我国的应用前景,并对有待解决的关键问题提出建议,为虚拟电厂的构建者和决策者提供理论依据。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

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。     

考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度博弈模型

以往的虚拟电厂(VPP)优化调度模型仅考虑VPP的经济性,所得最优调度方案往往无法满足配电网的安全需求,会造成线路过负荷、节点电压越限等问题,影响电力系统的安全稳定运行。为了权衡VPP的经济性与配电网的安全性,建立了基于非合作博弈理论的VPP优化调度博弈模型,并且采用随机规划法处理风/光可再生能源以及电价的不确定性。以某市城北变八引线配电网为算例,对VPP优化调度模型、配电网安全性模型以及非合作博弈模型三者的优化结果进行了比较,结果表明:当VPP与配电网以非合作方式进行博弈时,会采取相对保守的调度策略,削减各聚合单元的发电量,使VPP在获得较大利润的同时,配电网也能够保持较高的安全性,验证了所提非合作博弈模型的有效性和合理性。     

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。     

计及碳交易与条件风险值的虚拟电厂竞价策略

为探索虚拟电厂(VPP)兼顾经济性与低碳性的竞价策略,从VPP作为价格制定者的角度提出一种计及碳交易与风险的VPP参与电能量市场和备用市场的主从博弈竞价模型。以含风电、光伏的VPP为研究对象,首先,采用基准线法为VPP无偿分配碳排放配额,建立了VPP的碳交易模型;之后建立了基于主从博弈理论的双层竞价模型,上层领导者为参与碳、电、备用市场的VPP运营商,下层跟随者为电力市场运营商;同时,运用条件风险值（CVaR）将上层问题转化为计及风险的多目标优化问题;最后采用遗传算法和求解器联合求解。算例表明该模型可以在多市场的环境下提供经济、低碳的竞价策略及不同市场的出力计划,并分析了不同市场类型、碳交易的加入、不同风险厌恶系数对VPP竞价结果的影响,为提高VPP运营商收益提供了新思路。     

虚拟电厂的灵活性辅助服务投标策略研究

虚拟电厂(VPP)作为灵活性辅助服务商,有助于缓解可再生能源的不确定性给电网带来的影响.由于VPP在灵活性辅助投标过程中,其内部风电预测出力和实际出力具有偏差性.因此,为了降低VPP参与灵活性投标出力受到偏差惩罚和投标风险,采用鲁棒优化法处理风电出力的不确定性.将不确定风电出力限制在一个确定区间内,通过调节鲁棒系数得出...     

计及日前-实时交易和共享储能的VPP运行优化及双层效益分配

随着“双碳目标”的提出和可再生能源渗透率的增加,确保电力系统灵活运行变得愈加重要。针对源、荷、储等多类分布式灵活性资源,构建了电力市场环境下计及风光不确定性和共享储能的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)运行优化和双层效益分配模型。首先,构建了含分布式风光机组、共享储能、柔性负荷的VPP系统结构,并建立了两级电力市场交易机制。其次,利用场景生成与削减的方法处理了风光出力不确定性,在此基础上以VPP运行收益最大化为目标,构建了考虑日前-实时交易的VPP运行优化模型。再次,为保障参与主体收入公平性和合理性,基于双层合作博弈Owen值法,分别建立了VPP参与主体收益分配策略和共享储能投资主体收益分配策略。最后,通过算例分析验证了所提模型的有效性。算例结果表明含共享储能的VPP能够有效降低风光不确定性造成的干扰,提高VPP在日前-实时两级市场中的收益;通过Owen值法对各投资主体进行效益分配,有助于保障系统的公平合理性。