首个第三方独立主体参与的省级电力辅助服务市场技术支持系统上线运行

正2021年8月3日,由中国电科院自主开发的国内首个第三方独立主体参与的省级电力辅助服务市场技术支持系统在国网浙江电力上线运行,支撑了浙江省第三方独立主体参与电力辅助服务市场交易试点工作开展。本次交易试点的辅助服务品种为日前旋转备用。市场参与主体范围涵盖储能装置、电动汽车(充电桩)、负荷侧调节资源、负荷聚合商、     

电动汽车聚合商参与下的主辅联合市场均衡分析

深度挖掘市场化背景下典型灵活性资源——电动汽车聚合商的能力与价值,是实现未来电网高效运行与电动汽车行业快速发展的重要支撑.文章以电动汽车聚合商为对象,通过主辅联合市场模拟分析,对其市场运营能力进行探索.首先,建立了电动汽车聚合商参与下的电能量市场和调频辅助服务市场交易框架,对电动汽车聚合商参与市场方式及各市场主体的成本...     

充电负荷聚合商参与绿色证书交易的运营模式与关键技术

充电网络是能源互联网的典型场景之一,深入研究充电网络运营模式与关键技术,可以有效缓解电动汽车充电负荷给电力系统带来的冲击,同时可以为促进大规模可再生能源消纳提供支撑。计及可再生能源配额制政策背景,提出了充电负荷聚合商的定义及运营框架,并针对充电负荷聚合商参与绿色证书交易市场的驱动力进行分析,进而构建了充电负荷聚合商内外2级绿色证书交易模式,并针对绿色证书交易与碳排放权交易、电力市场交易的耦合机理,建立了多市场协调机制。最后依据绿色证书交易模式,通过感知层、网络层、平台层、应用层4个维度,提出了针对充电负荷聚合商的绿色证书交易系统设计构想,支撑充电负荷聚合体系的发展与建设,为中国多类型、多场景下的能源互联网商业模式设计及其发展路径构建提供了参考。     

基于联盟链的电动汽车虚拟聚合调频

随着可再生能源发电比例不断提高,提高电力系统灵活调节能力、维持电力系统频率稳定是新型电力系统研究中的关键问题。电动汽车作为一种具有快速响应特性的灵活性资源,如何充分引导其参与调频是当前研究热点。现有研究多利用聚合商管理电动汽车集群参与调频辅助服务市场,但此模式对于电动汽车用户的数据隐私安全来说存在较高风险,第三方聚合商在调频交易中也与用户存在利益冲突,电网调度中心、聚合商、电动汽车用户三者之间存在地位不平等、信息不对称的问题,用户不依赖聚合商参与调频辅助服务市场的通道尚不存在。因此,文中给出虚拟聚合商定义,提出虚拟聚合调频框架,基于联盟链的共识机制、智能合约等技术实现电网调度中心和电动汽车所需的调频资源聚合、调频指令分解等服务。算例表明,所提虚拟聚合调频框架可在联盟链网络中实现去中心化的分布式调频优化,在收益分配方面更加公平合理,有利于激励电动汽车用户保持高响应水平,促进电动汽车灵活性资源利用。     

面向多场景辅助服务的大规模电动汽车聚合可调度容量建模

大规模电动汽车聚合可调度容量是含电动汽车的虚拟电厂参与多层级多场景电力平衡辅助服务的重要技术指标之一。然而,现有电动汽车聚合可调度容量模型难以适应大规模电动汽车与省级电力调度中心互动场景。为此,文中从面向电力系统调峰、调频和调压多级多场景调控新视角,提出了数据驱动和机器学习相结合的双层聚类电动汽车聚合可调度容量建模方法。该方法通过构建电动汽车-充电桩广义储能单元的个体可调度容量模型,结合基于密度空间的聚类算法和改进的自组织映射深度聚类算法,有效地融合了电动汽车电量的时间分布和充电桩的空间分布特性,构建了面向调峰、调频和调压多场景调控的聚合可调度容量模型。采用了某省实际充电记录数据对提出的方法进行了验证,获得了“早间型“”中午型“”晚间型”等多种充电画像类型,实现了时空分布各异的电动汽车广义储能系统的自主聚合和省市级规模电动汽车参与电网不同辅助服务潜能的评估,并为聚合可调度容量的预测奠定了数据基础。     

计及电价不确定性和容量衰减的电动汽车充放电商业模式

电动汽车作为移动储能设施,可以通过开展车网协同,促进电力系统的稳定。随着电动汽车的迅速发展,如何设计电动汽车充放电的商业模式成为亟须解决的问题。鉴于此,设计了电动汽车聚合商单独参与现货市场、联合参与现货市场及辅助服务市场2种模式。同时,考虑到电价不确定性和电池容量衰减的影响,对2种模式开展经济性测算和多因素敏感性分析。算例结果表明,电动汽车聚合商联合参与现货市场及辅助服务市场模式的经济性要优于单独参与现货市场模式。在该研究结果的基础上,设计现阶段电动汽车聚合商参与电力市场的商业方案。     

充电桩群智能负荷控制策略研究

为研究充电桩群智能负荷控制的关键技术和实现机制,设计了"充电权"模型和"微市场"机制,利用市场交易方式在电网容量资源缺乏的条件下满足用户的充电需求.在电动汽车充放电控制策略和电动汽车集群参与电力市场的容量和电量预测的基础上,为实现移峰填谷或提供电力市场服务,研究了充电桩群总充/放电功率的控制方法,以提高电网运行经济性并降低充电成本.     

电动汽车聚合商参与调频备用的调度方法与收益分成机制

针对电动汽车聚合商参与电网调频的调度与用户结算问题,提出了结合日前电量/备用优化、实时功率分配、聚合商与用户收益分成3个部分的运行框架。通过提出基于充电需求的裕度评估并将其作为核心参数,在日前阶段降低了充电/调频双重变量的复杂性,能够在日前联合优化充电电量和备用容量;并在实时功率调度,和各用户的调频贡献结算这2个过程中解耦充电功率和调频功率,实现快速求解、公平分配,并确保用户的充电需求得以满足。仿真验证了所提框架,并为了鼓励电动汽车用户参与,设计了2种不同参与程度的合约机制,展示并比较了用户视角下2种合约的充电情况和收益情况,证明了所提框架能够满足充电和调频的需求,并给用户带来收益。     

共享模式下的充电桩引导与充电价格研究

电动汽车数量日渐增长,充电需求随之增大。但由于当前私人充电桩缺乏有效市场及管理,大量的私人充电桩利用率极低、但存在巨大的经济潜能。据此,提出由聚合商集群管理的私人充电桩共享模式。该模式以要求即时快速充电的用户为研究对象,聚合商方面结合电价、路程、时间、电量提出充电桩择优方法以协助用户选择合适的充电桩。同时聚合商统筹规划私人充电桩充电价格,采用两步式定价法,首先,聚合商结合收入及用户满意度,制定基准价格;而后,根据用户充电频次将管辖范围分割成多个区域,分别进行动态优化,实现充电负荷的友好接入。结合文中所提的择优函数和定价机制进行仿真计算,验证了所提方案的有效性。     

基于充电行为预测的电动汽车参与系统调频备用：容量挖掘与风险评估

以电动汽车(EV)聚合商在调频辅助服务市场提供备用容量为研究对象,考虑EV用户充电行为的不确定性和用能需求,建立了EV聚合商充电功率及备用上报的优化决策模型。首先,对EV充电记录及调频信号的历史数据进行分析,提出了充电EV数量的预测方法以及调频信号的时间序列特征分析方法;然后,考虑EV聚合商响应调频信号的准确度降低或EV用户的充电需求无法得到满足的风险,提出了基于条件风险价值的风险成本评估方法,用于权衡EV聚合商提供备用的收益及风险,并建立了以收益最大化为目标的优化模型;最后,基于仿真算例对比分析了不同应用场景下EV聚合商提供辅助服务备用的特性及优势,验证了所提模型的有效性。     

基于区块链技术的电动汽车充电交易探讨

针对规模化电动汽车在充电交易时存在安全性低、自主性差的问题,提出了基于区块链技术的电动汽车充电交易模型。该模型在“多卖方-多买方”的电力市场竞争机制下,利用区块链技术去中心化、安全性高等特点还原电力商品属性,开放用户协商定价的权利。首先阐述了区块链技术在电力系统各领域应用现状。其次基于区块链平台与电力市场相似的网络拓扑形态,建立区块链架构下的电动汽车充电交易模型；最后制定传统电力市场和应用区块链平台的电力交易市场下满足电动汽车聚合商需求的充电方案,对比分析得出区块链去中心化的特点为满足电动汽车聚合商个性化需求提供了可能,同时提升新能源电厂收益,降低火电厂售电量从而减少碳排放。算例结果证明了所提模型的有效性和可行性,为电动汽车充电交易市场提供了一种新思路。     

考虑充放电激励机制的电动汽车聚合商参与能量-调频市场多阶段运营策略

完善电动汽车(EV)主动参与充放电双向互动调频的激励机制,综合考虑EV充放电行为在能量-调频市场中的多阶段交互影响,有利于准确评估聚合商参与电力市场的收益。提出了EV聚合商参与多品种市场的多阶段运营策略,以实现聚合商的运营收益最大化。基于充电行为特征的统计数据,建立单体EV的功率及能量响应边界,并考虑用户参与充电和放电控制的差异性,结合用户自身偏好、电池损耗,提出EV集群的充放电激励机制,并在此基础上建立EV集群功率及能量的响应边界约束。基于EV充放电调节控制的时序性和多阶段市场的调频需求,建立考虑多阶段时序交互的多品种市场运营收益优化模型。结合PJM市场的运营案例,验证所提充放电激励机制和运营策略的有效性,结果表明其能在保障用户充电需求的基础上,有效提升聚合商参与能量-调频市场的收益。     

源荷协同辅助服务市场框架及经济性分析

针对电力市场改革背景及电力系统日益增多的灵活性资源,提出了一种源荷协同辅助服务理念及市场框架。该理念将常规火电、大水电、抽水蓄能等电源侧灵活资源与智能家居负荷、电动汽车、储能、分布式电源等负荷侧灵活资源进行协同调度,以提高电网的辅助服务水平。构建了源荷协同辅助服务框架及市场交易体系,并以电动汽车为例,分析了电动汽车与常规火电机组协同参与调频辅助服务的经济性。研究结果表明,所提源荷协同辅助服务理念及市场框架能够整合全系统灵活性资源参与电网辅助服务,具有较好的应用前景。     

基于需求侧放电竞价的电动汽车充放电调度研究

为促进电动汽车与电网协调发展,提出了一种基于需求侧放电竞价的电动汽车充放电调度模型。在日前调度中,负荷聚合商根据电力公司公布的次日需要削减负荷时段。通过对电动汽车用户行为特性的预测,以最大化电动汽车放电量为目标对可控容量进行预测,并参与需求侧放电竞价。电力公司根据负荷聚合商在各时段的出力和报价,以最小化负荷调度成本为目标优化调度计划。在实时调度中,负荷聚合商以最大化其利益为目标对电动汽车进行充放电调度,使得在满足电动汽车用户充电需求的同时,降低充电成本和调度偏差。算例分析表明,电动汽车通过负荷聚合商参与需求侧放电竞价可以起到削峰填谷的作用,对预测精度的分析可以为负荷聚合商的投标决策提供指导。     

电动汽车集群参与调频辅助服务市场的充电调控策略

随着电力市场改革的推进,电动汽车(EV)接入电网可作为分布式储能设备提供与电池储能类似的调控能力,探索电动汽车集群(EVA)参与电力辅助服务市场的潜力,可带来增长车主在电力市场盈利和提升电网安全经济运行的双重效益。首先,提出了一种EVA参与多品种电力市场交易的调控与市场收益评估方法,在满足用户多样化充电需求的同时,提出了EVA参与日前能量市场和调频辅助服务市场的协同充电优化策略。然后,根据不同时段EV提供的调频能力,构建EVA参与电网调峰调频的控制系统分析频率响应效果。最后,应用PJM调频市场机制进行算例分析。该策略在考虑性能得分的情况下,同时考虑了容量收入和里程收入,最终结果表明EVA调频效果显著,并且有效提升了EVA参与电力市场调节的经济性。     

基于IGDT理论的电动汽车负荷聚合商需求侧放电投标决策模型

针对现货市场电价的不确定性对电动汽车负荷聚合商的影响,首先通过蒙特卡罗模拟得到负荷聚合商管理区域内次日可参与电力市场的投标电量,再利用信息间隙决策理论量化出清电价与预测电价之间的偏差,并以电动汽车负荷聚合商利益最大化为目标构建需求侧放电投标模型。算例分析表明所提出的投标决策方法在经济性,灵活性等方面具有有效性,同时提高了电动汽车车主参与电力市场竞价的积极性。     

电动汽车参与电量市场与备用市场的联合风险调度

市场环境下，实现电动汽车（EV）的有序用电调度，将为电网提供多样化的功率调节手段，支撑“双碳”目标下新能源为主体新型电力系统的建设。其中涉及多方市场参与者的决策博弈，是能源的信息-物理-社会系统（CPSSE）的典型应用之一。EV聚合商作为连接EV用户与电网的中间环节，需要处理好与用户之间的合约博弈，以及做好电力市场中的决策策略。该文以EV集群提供运行备用为背景，首先，分析了多方市场参与者的交互关系，提出EV聚合商与用户之间的合约机制；然后，分析了EV集群同时参与电能量市场与备用市场的耦合效应，通过聚合商参与备用辅助服务市场的机制设计，实现了EV正常充电与参与备用服务的解耦；最后，以聚合商风险收益最大为目标，构建多场景下聚合商同时参与日前电能量市场与备用市场的联合调度优化模型，通过算例仿真揭示了模型的有效性，实现了日内备用调度不确定性时的日前最优风险预防控制。     

计及用户贡献度的电动汽车主从博弈差异化充电套餐设计

随着电力市场体制改革的不断深化,为改善国内大部分城市尚未达到激励大规模电动汽车(EV)参与需求响应的现状,并充分调动EV用户参与碳市场、绿电市场的积极性,提出了一种基于EV用户画像的多市场融合充电套餐策略。在保障用户充电满意度的前提下,激励用户改变自身的充电行为,降低电网负荷峰谷差,实现EV聚合商的利润最大化。构建了主方以EV聚合商利润最大化为目标的套餐制定模型和从方以用户效用最大化为目标的套餐决策模型,采用Nash-Q算法求出纳什均衡解。通过实例表明差异化充电套餐策略有效提高了EV聚合商的营业利润、降低了用户充电成本。     

集中充电模式下的电动汽车调频策略

由集中充电站、充换电站、配送站、充电桩等有机组成的电动汽车智能充换电网络建设是应对人口密集地区电动汽车规模化发展的一种较为合理的商业模式。针对集中充电统一配送这种换电模式,考虑到电力市场环境下电力价格不确定性对电动汽车集中充电站有序充电及提供调频容量服务决策的影响,基于对调频容量调用比例和电池损耗成本的分析,构建了单向和双向两种能量传输模式下,电动汽车集中充电站在日前能量市场和日前调频市场协同调度的鲁棒优化模型,以合理制定次日各交易时段的充电计划与所提供的调频服务容量。之后,采用IBM公司开发的高效商业求解器CPLEX 12.2对所发展的鲁棒优化模型进行求解。最后,以一个为8个电池配送站提供充电服务的集中充电站为例,说明了所发展的模型与方法的基本特征。     

考虑储能装置的负荷聚合商运营策略研究

负荷聚合商作为中小型用户参与电力市场的代理,可以起到整合分散负荷,提供电能批发服务的作用。针对由于用户用电负荷不确定性造成负荷聚合商在实时市场支付额外成本的问题,从减少负荷聚合商运营成本角度出发,将电能储存装置与电动汽车储能技术应用于负荷聚合商日前市场运营,提出了考虑储能装置的负荷聚合商日前市场运营策略。结果表明:该策略可有效减少日前市场购买电量与用户实际用电量之间的误差,降低负荷聚合商的运营成本。