计及电价不确定性和损耗成本的储能竞价策略

储能是促进新能源消纳、提高电力系统稳定性和灵活性的有效措施。然而储能参与电力市场的策略极其复杂,现已成为实现储能商业化应用的关键问题之一。文中提出储能在日前和实时市场价格不确定环境下考虑循环损耗成本的最优竞价策略。为权衡储能多次循环增加的售电利润和损耗成本,在制定储能竞价策略时,将其循环损耗成本的影响计及在内,并充分考虑电池充、放电深度对循环损耗成本和利润的影响;在日前市场中建立电价-电量投标模型,对电价和电量同时进行投标以充分考虑电价不确定性;在实时市场中建立电量投标模型对日前市场投标进行弥补修正,使竞价策略更加合理与优化。算例验证了所提储能竞价策略的有效性,并说明所建模型可以确定最优电池充、放电深度。     

基于分时电价的虚拟电厂经济性优化调度

大规模不可控新能源和可控能源构建成虚拟电厂,可以降低新能源入网时,其输出功率不确定性对电网安全的影响,提高供电可靠性。配电网分时电价可以激励虚拟电厂参与电网削峰填谷,降低发电成本,获得更好的效益。为此设计了基于分时电价的虚拟电厂运行策略,以各时段内获得收益最大为目标,构建了基于分时电价的虚拟电厂经济性优化调度模型,采用粒子群算法得到虚拟电厂各能源的出力。分析了虚拟电厂可控分布式电源出力系数和不可控分布式电源预测误差对虚拟电厂经济性的影响,对比分析了4种储能系统场景下虚拟电厂的经济性。仿真结果表明所建模型合理,当大规模新能源电力接入电网时,基于分时电价的虚拟电厂采用抽水蓄能和储能电池联合运行,能获得更好的经济效益和电能质量。     

电力市场环境下独立储能多阶段协同交易策略研究

在新能源渗透率不断提高的背景下,储能等灵活性资源是构建新型电力系统的重要支撑。基于安徽电力市场建设现状,提出一种独立储能参与电力市场的多阶段协同交易策略。首先,提出了中长期交易结算模式。然后,针对电价和功率预测的不确定性,建立了多概率场景表征的日前电能量-备用辅助服务联合出清模型,并在此基础上建立了日内偏差量单独交易模型。其次,分析了储能老化成本对收益的影响。最后,以独立储能收益最大化为目标进行仿真,结果表明所提机制能有效提升独立储能市场收益,以期为电力市场建设提供参考。     

基于风光荷储联合优化的虚拟电厂竞价策略

基于电力市场的竞价机制和虚拟电厂的运行机制,构建了以风电-光伏-负荷-储能联合运行体利润最大化为目标的优化决策模型。该模型充分考虑新能源机组,储能与负荷运行时的各项技术约束条件,通过虚拟电厂中风-光-荷-储间协调耦合运行的发电策略与出力安排等,实现新能源与电动汽车联合参与市场竞价。构建算例验证了该风光储联合运行优化决策模型的正确性与有效性,并通过对多组场景对比,分析新能源出力波动性对风-光-荷-储联合运行模式的竞价策略的影响。     

基于两阶段随机规划的虚拟电厂优化交易策略

针对市场电价以及可再生能源(renewable energy sources,RES)出力的不确定性,文章以虚拟电厂(virtual pow er plant,VPP)模式聚合分布式能源(电动汽车、需求响应等)参与电力市场交易,通过分布式能源间的协调优化互补,提升虚拟电厂出力稳定性和市场竞争力。采用多场景法模拟日前市场出清电价和风电的不确定性,以虚拟电厂运行效益最大化为目标,构建基于两阶段随机规划的虚拟电厂最优交易策略模型,其中第一阶段日前市场考虑出清电价的不确定性,第二阶段平衡市场考虑风电出力的随机性。此外,利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)来度量交易策略风险,从而实现经济性和风险的偏好选择。最后,通过算例分析了不确定性和风险偏好对虚拟电厂收益以及风险损失的影响,为不同风险偏好主体提供参考。     

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。     

考虑储能与新能源双边交易的日前市场报价策略

针对新能源不确定性导致新能源发电商(newenergy producer,NEP)损失的问题,将储能作为一个主体参与电力市场交易,为NEP提供功率支撑。首先,在集中式电力现货市场基础上,允许NEP与储能商(batteryenergystorage producer,BESP)电力交易,再参与市场申报价格。利用线性模型刻画了NEP与交易量相关的报价策略和受荷电状态影响的BESP竞价策略。利用场景法描述新能源出力的不确定性,建立NEP和BESP参与日前市场的双层博弈模型。上层为NEP与BESP参与市场收益最大化的双方博弈模型;下层为NEP和传统发电商总报价最低的日前市场出清模型。上下层通过交互决策变量实现信息交互,并利用内点法和自适应全局和声搜索算法求解NEP和BESP的竞价策略。最后,算例分析结果表明了BESP参与日前市场交易不仅能提高NEP报价的灵活性,还能降低NEP因新能源不确定导致的损失。     

考虑储能与新能源双边交易的日前市场报价策略EI北大核心CSCD

针对新能源不确定性导致新能源发电商(new energy producer,NEP)损失的问题,将储能作为一个主体参与电力市场交易,为NEP提供功率支撑。首先,在集中式电力现货市场基础上,允许NEP与储能商(battery energy storage producer,BESP)电力交易,再参与市场申报价格。利用线性模型刻画了NEP与交易量相关的报价策略和受荷电状态影响的BESP竞价策略。利用场景法描述新能源出力的不确定性,建立NEP和BESP参与日前市场的双层博弈模型。上层为NEP与BESP参与市场收益最大化的双方博弈模型;下层为NEP和传统发电商总报价最低的日前市场出清模型。上下层通过交互决策变量实现信息交互,并利用内点法和自适应全局和声搜索算法求解NEP和BESP的竞价策略。最后,算例分析结果表明了BESP参与日前市场交易不仅能提高NEP报价的灵活性,还能降低NEP因新能源不确定导致的损失。     

基于能量分配的锂电池储能电力市场投标策略

参与电力市场投标是储能运营的新盈利点。现有电力市场中储能技术投标应用的研究采用单一计算模型,忽略了电池储能的动态能量特性。针对上述问题,文章以锂电池储能为例,提出了一种基于能量分配的锂电池储能电力市场投标策略。首先引入锂电池动态能量模型,然后根据分时电价分配锂电池能量,以储能经济收益和日内电池储能市场投标收益最大为优化目标,制定储能系统的能量投标策略,最后以某地区分时电价为背景计算并对比了锂电池储能在不同投标策略下的收益。研究成果可以为电储能电力市场投标策略提供参考,同时为储能技术经济性评估提供理论基础。     

基于一主三从博弈的风-水-气区域电力系统调度研究

伴随电力市场开放程度与日俱增,发电企业在调度出力中将拥有更大的决策权。因此,立足于兼顾电网与多种类型发电厂利益构建的调度模型显得极为必要。将电网作为博弈主体,在保证电力供求平衡的基础上,以其购电成本与环境成本最小化为优化目标;将风、水、天然气电厂作为3个参与电力市场博弈的独立从体,在综合考虑各类电厂出力特性的基础上,以3个参与者的收益最大化作为优化目标;将电厂出力策略以及电网优化的上网电价作为决策空间,构建了基于一主三从博弈理论的区域电力系统调度模型,并提出了基于NSGA-II求解该模型Stackelberg-Nash均衡解的算法。算例仿真表明,所建立的一主三从博弈区域电力系统调度模型能够适应不同季节下的区域系统调度,并显著提高了调度控制中各电厂间利益分配的均衡度与稳定程度。     

数据驱动下风电–抽蓄联合参与日前–实时市场随机鲁棒竞价策略

风电出力不确定性和波动性导致其市场竞争力较弱,且电价的预测偏差可能进一步加大其市场风险。为减少不确定性因素对风电-抽蓄联合系统收益的不良影响,由对抗变分贝叶斯神经网络生成以风电为代表的可再生能源出力场景,基于数据驱动方法对实时电价进行模糊不确定性建模。通过随机鲁棒优化建立风电-抽蓄联合参与日前和实时电力市场的三阶段模型,相较于常规的两阶段随机优化,增加了第三阶段鲁棒改进过程,保证了竞价方案能够既有经济性又能够有效应对极端场景、既有鲁棒性又不过分保守。结果表明,所提方法比传统不确定性分析方法具有明显优势,能够在避免人为假设的前提下,高效且真实反映可再生能源出力场景以及表征电价不确定性,可有效减少风电实时出力波动和电价预测偏差带来的较高不平衡惩罚。     

发电负荷双侧报价的日前电能市场出清模型及其定价分析

在发电单侧报价的日前电能市场中,负荷侧市场主体缺少主动参与定价的能力,随着我国各试点省现货市场建设的推进,下一步将建设发电、负荷双侧参与报价的电能市场。由于电力资源的特殊性,双侧报价的优势仍须进行定量分析。文章分析了电能现货市场中发电、负荷双侧报价的国内外研究现状,面对负荷侧统一电价、放开市场化的比例以及虚拟投标等问题,建立了综合考虑上述因素的日前电能市场多时段出清优化模型,在过渡阶段令负荷侧市场成员申报在虚拟负荷中心节点,计算并对比分析在不同的经典场景下双侧报价与单侧报价对日前电能市场价格的影响。最后,基于仿真算例分析,验证了双侧报价出清模型和定价方法的有效性和可行性,双侧报价能较好促进多种场景下的电能市场竞争。     

计及灵活性提升的热电厂日前市场竞价策略

针对含多类型燃煤热电机组与多种电热解耦设备的热电厂在电力现货市场中的报价决策问题,提出了基于价格接受者角色的热-电分步决策竞价模型。首先,依据次日预测价格进行热电厂日前最优产量决策,确定厂内电热解耦设备的运行计划。然后,根据机组调节能力,计算热电厂在次日各时段的发电功率范围;进而,构建分段阶梯形报价曲线。最后,以中国北方地区某典型燃煤热电厂为例,基于现货市场试点的3种典型场景出清电价,验证了所提热-电分步竞价决策模型的有效性;同时分析结果表明,日前市场难以为燃煤热电厂灵活性提升改造提供足够的经济激励。     

考虑预测误差的风电场电量投标博弈分析

随着电力市场化改革的深入发展,风电等新能源需要逐步与火电等其他传统电源进行竞争,同时风电等新能源出力的不确定性也增加了其在市场上博弈的复杂性。文中针对现货市场中风电场采用电量投标模式下的利益博弈问题,考虑风电出力的不确定性及预测误差,基于日前、日内2级现货市场出清模型,推导了风电场在不同投标组合情形下市场博弈均衡点的解析式,并采用实际风电出力及预测数据进行了仿真验证。对市场均衡下的风电投标结果进行分析,结果表明:在风电场电量投标模式下,风电场的博弈策略与风电出力预测值及预测误差有关,风电场可通过提高预测精度降低其投标收益风险;同时,此投标模式下风电场的投标策略出现了日前电量持留,加剧了风电场的投机行为,增加了市场运行风险。     

可再生能源消纳责任权重制下电力市场优化决策模型

可再生能源消纳责任权重制与电力现货市场建设并行推进,实际消纳可再生能源电力将成为电力用户完成考核要求的主要完成方式,并且可再生能源电力也将逐步进入电力现货市场参与交易。基于以上框架建立了可再生能源消纳责任权重制下包含可再生能源日前市场、常规能源日前市场、实时市场的双层多主体优化决策模型,通过库恩-塔克(KKT)条件、强对偶定理、二进制拓展法等方法将其转化为混合整数线性规划模型来求解市场均衡点。算例分析探究了考核权重指标、绿色电力证书价格、可再生能源功率渗透率对市场均衡点的影响。分析结果表明,在市场均衡点日前市场中,可再生能源电力出清电价等于常规能源出清电价加上绿色电力证书价格,且随着可再生能源功率渗透率提高,电力现货市场出清电价呈现下降趋势。     

考虑需求响应的虚拟电厂两阶段市场竞标模型

虚拟电厂为大规模新能源电力涌入电网提供框架和技术支撑的同时,也为其参与电力市场提供了保障,因此为虚拟电厂建立经济可靠的竞标模型是当前研究的热点。在双结算模式与偏差考核的背景之下,提出了考虑激励型需求响应参与的虚拟电厂竞标模型。考虑在日前与实时市场、当前实时与后续实时市场的双重耦合下,得到虚拟电厂的日前与实时竞标策略;并提出“双因素激励因子”的概念,调动实时需求响应的积极性,减小虚拟电厂的偏差惩罚的同时也可以利用价差获利。最后,以38节点的RBTS配电系统为例进行仿真,仿真结果表明该策略在充分挖掘用户需求响应潜力的同时,提高了虚拟电厂的经济效益,为虚拟电厂参与电力现货市场提供了模型参考。     

考虑不确定性的火电发电商现货-深度调峰市场优化决策

针对电力现货市场与深度调峰市场联合运行背景下发电商电能量利润空间压缩、深度调峰功能亟待拓展等问题,提出考虑不确定性的发电商现货-深度调峰市场优化策略。基于Stackelberg博弈,构建兼顾联合市场利润和风险的发电商日前报价策略双层优化模型。在上层模型中,以发电商联合市场利润最大化为目标,对发电商分段报价进行优化;在下层模型中,考虑竞争对手报价场景的不确定性,提出电力现货-深度调峰市场联合出清模型。针对净负荷不确定性,引入波动不确定度参数,将双层模型转换为基于信息间隙决策理论的发电商现货-深度调峰市场决策模型。基于安徽省实际市场数据进行仿真验证,得到适应不同负荷场景的发电商联合市场日前报价策略,结果表明考虑不确定性的联合优化决策能够有效规避负荷不确定性带来的利润波动风险。     

促进新能源消纳的光热电站现货交易模式及竞价策略

随着光热电站建设规模的增大,光热电站发电商将具有一定的市场力,有必要研究光热电站作为定价型市场主体参与日前电能量市场的策略。建立一个随机双层优化模型,考虑风电出力的不确定,将全场景可行随机优化算法应用于投标报价问题以处理不确定性,保证在所有场景下决策的可行性。改进的IEEE 30节点测试系统及西北地区实际系统的算例结果验证了所提竞价决策方法在提高光热电站发电商获利能力和社会效益、促进新能源消纳等方面的实用性和有效性。     

“双碳”目标下风氢联合系统参与现货市场的优化运行与效益分析

“双碳”目标下,电力现货市场成为消纳新能源的重要平台。由于新能源出力具有波动性和不确定性,高比例新能源进入电力市场后将带来新的挑战。电转氢(power to hydrogen,P2H)作为绿色低碳的灵活性调节资源,能够为新能源大比例入网提供新的途径。首先在新能源场站报价报量参与电力市场与常规机组同台竞价的基础上,构建了包含日前和实时两级的上层电能量现货市场竞价交易优化模型。其次对含有P2H的风电场出力进行优化,构建了下层风氢联合系统实时优化模型。最后以改进的IEEE 30节点系统为例分析了“双碳”目标下高比例风电参与现货市场带来的电价波动风险,研究了风氢联合系统参与现货市场的经济性。结果表明风电场配备一定规模的P2H设备能够有效减少风电不确定性给现货市场带来的电价波动风险,提高风电利用率,实现氢的廉价制取,在经济上具有一定可行性。