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。     

考虑调峰辅助服务的虚拟电厂运营模式

针对虚拟电厂(VPP)内部风光资源的不确定性给其参与调峰市场带来影响的问题,对以VPP为主体参与调峰市场开展研究.采取VPP同时参与直接电力交易市场与调峰市场的运营模式,计及风光出力不确定性的影响,提出基于条件风险价值理论的VPP日前优化运行模型;利用Shapley值法对各成员联合运行后取得的期望成本进行合理分配.算例...     

基于主从博弈的虚拟电厂参与多元竞争市场投标策略研究

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource,DER)灵活参与电力市场,但受市场多元主体投标行为不确定性的影响,VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市场中电价电量不确定性影响下VPP的优化申报问题,提出一种VPP灵活分段投标策略。首先,基于分布式能源运行特性构建了虚拟电厂聚合可调节能力评估方法,在考虑电力平衡需求的基础上,提出按可调节能力划分区间的VPP灵活分段投标策略。然后,构建了虚拟电厂参与日前电力现货市场投标的主从博弈模型,以实现VPP收益及社会效益的最大化。最后,采用强对偶理论和大M法将该均衡约束规划问题(equilibrium problems with equilibrium constraints,EPEC)转化为混合整数线性规划问题(mixed integer linear program,MILP)求解。算例结果表明,VPP采用灵活分段投标策略参与日前电力市场,可以充分利用其可调节能力,保障其投标需求有效中标,有效提升了VPP收益及社会效益。     

储能参与现货电能量-调频辅助服务市场的交易决策研究

随着电力市场化改革的不断推进,储能资源作为独立市场主体提供调频服务,是解决系统调频能力不足的有效手段。构建双层交易决策模型对储能在市场中的交易决策行为和市场出清过程进行模拟分析。首先,提出储能参与现货电能量-调频市场交易的总体架构。其次,以电网侧储能电站为独立的竞价主体,构建了双层市场交易决策模型。上层以储能电站收益最大化为目标,决定储能电站的报价策略;下层实现电能量市场和调频辅助服务市场的联合出清。然后,应用KKT条件将该双层模型转化为单层模型,从而将所提模型转化为混合整数线性规划问题。最后,通过算例分析验证所提出交易决策模型的合理性与有效性。算例结果表明储能通过策略性报价在市场中获得更高的经济效益,且在调频市场中的收益占总收益的80%以上。     

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。     

计及联盟内部博弈的负荷聚集商优化运营策略

考虑到作为“联盟组织者”的负荷聚集商与作为“联盟成员”的用户间的博弈关系直接影响联盟整体对外竞价及盈利能力,文章以负荷聚集商参与调峰市场为场景,基于纳什讨价还价理论,对负荷调峰效果、负荷聚集商出清能力等因素进行量化并作为不同博弈主体的谈判筹码,建立了负荷聚集商与各类型用户体之间的收益分配模型,并依据用户对调峰电价与电量的不同态度,构建了用户满意度指标。算例仿真结果表明:所提模型能够保证联盟稳固同时增加联盟整体收益,且能合理有效地对主体收益进行分配;制定浮动电价策略能够对用户需求响应形成正向激励,同时提高合作双方的收益。整体与个体的双赢结果验证了所提方法的合理性与优越性。     

计及联盟内部博弈的负荷聚集商优化运营策略

考虑到作为“联盟组织者”的负荷聚集商与作为“联盟成员”的用户间的博弈关系直接影响联盟整体对外竞价及盈利能力,文章以负荷聚集商参与调峰市场为场景,基于纳什讨价还价理论,对负荷调峰效果、负荷聚集商出清能力等因素进行量化并作为不同博弈主体的谈判筹码,建立了负荷聚集商与各类型用户体之间的收益分配模型,并依据用户对调峰电价与电量的不同态度,构建了用户满意度指标。算例仿真结果表明:所提模型能够保证联盟稳固同时增加联盟整体收益,且能合理有效地对主体收益进行分配;制定浮动电价策略能够对用户需求响应形成正向激励,同时提高合作双方的收益。整体与个体的双赢结果验证了所提方法的合理性与优越性。     

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。     

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。     

计及不确定性和需求响应的风光燃储集成虚拟电厂随机调度优化模型EI北大核心CSCD

为促进以风光为代表的分布式能源发电并网,集成风电、光伏发电、燃气轮机、储能系统和激励型需求响应为虚拟电厂(virtual power plant,VPP),引入条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)理论和置信度方法描述VPP运行不确定性,以运营收益最大化为目标函数,建立VPP常规调度优化模型,确定VPP运行收益的门槛值。然后,应用CVaR理论描述VPP运行目标函数中不确定性因素,应用置信度方法转换含不确定性变量的约束条件,建立考虑运行风险的VPP随机调度优化模型。最后,选择改进IEEE 30节点系统作为仿真系统,结果表明:价格型需求响应能够平缓用电负荷曲线,储能系统和激励型需求响应能够增加VPP运营收益。VPP常规调度收益为9 550.19元,风光并网电量为12.49 MW×h,风险规避调度收益为8 995.34元,风光并网电量为11.31 MW×h,这意味着CVaR理论和置信度方法能够用于描述VPP运行风险,通过设置门槛值和置信度反映决策者风险态度,为决策者提供风险控制工具。     

虚拟电厂参与下含高渗透可再生能源系统的运行策略

为电力系统能够规模化灵活控制分布式可再生能源与可控负荷参与系统市场交易和优化调度。本文提出一种虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)参与下含高渗透可再生能源的双层优化调度模型,将虚拟电厂作为独立市场主体参与系统调度,两层之间交替求解,实现协同优化;同时利用威尔分布、贝塔分布模拟风电、光伏的随机性,计及可再生能源出力不确定性带来的高估与低估成本。针对双层优化模型,混合整数、非凸、非线性、多目标的特点提出一种新颖的多目标飞蛾扑火算法(Multi-objective Moth-flame optimization, MOMFO)。最后通过修改后的IEEE39节点为算例验证文中提出的模型可均衡各层收益主体,在维持安全稳定运行的前提下,系统运营利润最大化,有效实现了电力系统的可持续性发展;同时也验证了多目标飞蛾扑火算法的有效性与竞争性。     

考虑分时电价及光热电站参与的多能源虚拟电厂优化调度

针对分布式风电、光伏并网对电网调度运行的影响,利用光热电站(concentrating solar power plant,CSP)出力可调的特点,联合储能电池构建包含风电、光伏、光热及储能电池的多能源虚拟电厂(virtual power plant,VPP).根据光热及储能电池特性,基于分时电价制定运行策略,以各时段...     

含储能虚拟电厂接入配电网的联合优化调度

为解决不确定性能源发电给配电网带来的隐患和经济性问题,研究含间歇分布式能源的虚拟电厂(virtual pow er plant,VPP)接入配电网的联合优化调度对提高系统安全和促进新能源消纳具有十分重要的意义。综合考虑风电及储能的运行特性,提出一种改进的Buckets方法,建立了考虑风电不确定性和含储能的虚拟电厂参与配电网调度的优化机组组合模型,基于6节点系统研究了改进的Buckets方法对发电成本和机组组合的影响。与传统Buckets方法相比,采用所提方法使得模型的发电成本及开机时段减少,表明该方法能够实现发电成本最优、风电的充分消纳以及储能的灵活运用。     

基于按需比例分配机制的风光火氢多时间尺度协同规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加,火电灵活性改造和多类型储能技术不断发展,如何制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性也是保障系统运行灵活性的关键。为此,提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法,建立了以风光为主体电源,以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型。考虑氢储能系统平抑风光功率波动,制定了风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略,根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易协调风电场和光伏电站的收益和支出,采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性。最后,以中国东北某省级电网为算例进行计算分析,验证所提模型与方法的有效性。关键词：按需比例分配;氢储能系统;风光火协同优化;多时间尺度协调规划;固定利润模型中图分类号：TM73     

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...     

考虑不确定性因素的虚拟电厂竞标模型

考虑了由风电场、抽水蓄能电站和燃气轮机组成的虚拟电厂(VPP).VPP可参与中期合同市场、日前市场以及平衡市场的运营,以利润最大化为其优化目标.由于电价和风电出力的不确定性以及不平衡惩罚的存在,VPP的竞标存在风险.针对电价预测精度较高、误差分布规律可以较为准确描述的特点,采用随机规划的方法处理电价的不确定性;针对风电出力预测精度较低、概率分布难以准确刻画的特点,采用鲁棒优化的方法处理风电出力的不确定性,即将不确定的风电出力限定在一个确定的区间内,通过调节鲁棒系数决策出不同程度上抑制不确定性影响的优化调度方案.基于上述两种方法,并考虑环境成本,建立了VPP鲁棒随机竞标模型,提高了VPP的实际利润,同时减轻了计算负担.算例分析证明了鲁棒随机竞标模型的有效性.     

风电和电动汽车组成虚拟电厂参与电力市场的博弈模型

风电与电动汽车(EV)等储能装置联合运行,有助于缓解风电不确定性对电网带来的影响。为了研究风电商与EV聚合商以合作模式组成虚拟电厂(VPP)参与电力市场投标竞争对市场均衡结果的影响,基于寡头竞争的博弈均衡理论,分别建立风电商和EV聚合商以VPP合作模式参与投标竞争,以及以非合作模式独立参与投标竞争的电力市场多时段随机博弈均衡模型,采用场景生成与削减技术计入风速不确定性,并引入投标偏差惩罚机制。根据合作博弈理论,采用Shapley值法对VPP合作收益在风电商和EV聚合商之间进行分配。最后,算例分析验证了模型的合理性和有效性,并表明风电商和EV聚合商以VPP合作模式参与投标竞争时,能有效减少投标偏差,并能增加风电商和EV聚合商各自的利润,因而风电商和EV聚合商具有自愿组成VPP参与电力市场竞争的动机。     

考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法

微能源网多能协同运行、消纳清洁能源发电的作用在“双碳”目标和新型电力系统背景下具有广泛的应用价值。但是随着风光接入规模日益增大，风光出力的不确定性势必会影响微能源网运行的稳定性。为此，本文充分考虑风光出力不确定性与相关性，提出了一种考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法。首先，基于Wasserstein距离指标将风光概率分布最优离散化处理，采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数，生成典型日出力场景；然后，考虑电力市场与天然气市场计划经济性，建立微能源网双层优化配置模型，实现设备配置与系统运行的紧密耦合；最后，基于某地区微能源网实测数据生成典型风光出力场景进行优化计算，算例结果表明，双层优化配置方法可以降低微能源网的年化成本，增加对风光极限信息的包容性，提高系统运行的经济性与稳定性。