考虑污染物排放约束的传统电厂与虚拟电厂间环境经济调度模型

为有效实现分布式能源(distributed energy resource,DER)单元参与电力系统能源市场,深度挖掘负荷侧灵活供能潜力,首先建立虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为管理运行分布式能源的代理模型,并基于组件特性分析对虚拟电厂的外特性进行了量化;然后基于当前电力行业面临的经济环境热点问题,建立了考虑污染物排放约束的传统电厂(conventional power plant,CPP)和虚拟电厂间的环境经济调度(environmental economic dispatch,EED)二阶约束二阶规划(quadratically constraint quadratic programming,QCQP)模型;接着介绍了CPLEX优化引擎和YALMIP软件包的功能,并采用建模与求解解耦的方式来求解模型;最后对改进10机系统进行仿真计算,验证了所提模型的有效性和正确性。     

数字孪生虚拟电厂系统框架设计及其实践展望EI北大核心CSCD

随着国家“双碳”及“构建以新能源为主体的新型电力系统”等目标的提出,清洁化、数字化越来越成为电力系统面临的迫切需求。虚拟电厂基于先进的控制、计量、通信等技术聚合需求侧海量多元分布式资源,可以通过多样化的调节手段为电力系统提供必要的灵活性支撑,并同时助力可再生能源消纳。而数字孪生技术利用大数据、云计算、人工智能等数字技术对分布式资源物理实体的特征、行为、过程和性能等进行虚拟建模,是实现虚拟电厂运行优化的理想途径。该文展望虚拟电厂未来技术发展方向,基于数字孪生的概念、架构和特征,提出数字孪生虚拟电厂系统,深入阐述数字孪生虚拟电厂的内涵,构建基于物理实体、数字孪生体、孪生数据、连接以及智能应用等的数字孪生虚拟电厂总体架构,分析相关关键技术,并对其未来应用实践进行总结与展望。     

规模化分布式能源参与大电网安全稳定控制的机制初探

碳达峰、碳中和目标驱动能源结构转型,规模化分布式能源(DER)并网将成为一个突出问题.为保障大电网安全稳定运行、支撑可再生能源可持续消纳,探索DER参与大电网安全稳定控制的形式,提出基于虚拟电厂(VPP)的交互机制.首先,分析双碳目标下电力系统的衍变过程,剖析其安全稳定运行所面临的挑战.其次,阐述VPP的定义、组成结构和功能特征,揭示其整合海量异构型DER以与大电网友好交互的内涵.然后,构建基于多代理技术的VPP分层调控架构,提出其内部运行及参与大电网安全稳定控制的机制.最后指出,VPP是新型电力系统消纳高比例可再生能源的新型技术形态,该领域有若干技术问题需要重点关注.     

基于一致性算法的虚拟电厂调度指令动态跟踪策略

虚拟电厂(virtual power plant, VPP)可以聚合大量的分布式能源资源(distributed energy resources, DER)作为一个整体参与电力系统的调度。为实现VPP内部DER的高效调控,提出了一种虚拟电厂集群自治调度架构。为解决理想通信网络下VPP内部DER动态跟踪调度指令的优化问题,分别从集群层面和DER层面提出了调节成本一致性和调节时间一致性算法,通过本地相邻DER的信息交互,更新自治节点参数,降低了通信压力,且提高了求解效率。在此基础上,通过引入共识增益函数和虚拟共识变量,解决了实际通信网络中的传输延迟和噪声问题。仿真结果验证了所提算法的有效性和可行性。     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。     

基于云-边-端协同控制的综合型虚拟电厂

新型电力系统的建设与发展对电网的安全稳定运行提出了更高的要求,虚拟电厂（VPP）作为一种高级能源组网形态,可有效增强电网的灵活调节能力。首先,提出基于云-边-端协同控制的综合型虚拟电厂架构,分为就地层、边缘层和集中控制层,分层分区对分布式能源（DER）进行整合与控制;其次,分析VPP参与调峰、调频和调压等电力辅助服务的运行模式,构建考虑调度成本和调节性能的数学模型;然后,剖析VPP参与电网紧急控制的可能性,并讨论VPP与稳控系统的交互逻辑;最后,指出VPP发展的重要意义及其未来的研究方向。     

虚拟电厂发展的国际经验及启示

新型发电资源的并网运行,有效解决了能源及环境问题,同时对电力系统带来了新的挑战。为了更有效地运用这些分布式发电资源,引入了虚拟电厂概念。基于对国内外相关研究的综合分析,明确界定了虚拟电厂的概念及特征,根据外部电力市场环境的不同将虚拟电厂分为基于技术目标和基于市场目标的两种虚拟电厂,并重点分析了国外典型虚拟电厂项目的核心技术和实施情况。分析结果表明,在电力系统改革中,需要更为先进的能源整合技术,而虚拟电厂技术则为科学整合配电侧的分布式能源资源提供了可能,并已在不同国家取得了显著成果。最终,综合考虑中国电力工业和电网技术发展趋势,分析虚拟电厂在中国的发展前景,提出促进虚拟电厂发展的相关建议,为行业主体、宏观规划和决策者提供决策依据。     

考虑需求响应及调频性能变化的虚拟电厂日前投标策略

随着分布式可再生能源装机容量在电力系统中占比的增大,新能源发电应当承担相应的二次调频任务,而虚拟电厂是分布式电源参与电力市场的重要途径。首先,提出了由分布式风电和电动汽车、空调负荷等广义储能组成的虚拟电厂参与能量-调频联合市场的运行机制。然后,建立广义储能受价格驱动的需求响应模型。为了提前对虚拟电厂调频性能进行预估,引入虚拟电厂调频性能指标。提出考虑需求响应及虚拟电厂调频性能指标的日前投标鲁棒优化策略。最后,通过算例探讨了需求响应模型参数变化对用户及虚拟电厂收益的影响。结果表明,所提虚拟电厂运行机制不仅可以有效提高虚拟电厂综合收益,而且使得虚拟电厂提供优质的调频服务。     

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。     

不同基础配置的虚拟电厂内部资源组合策略研究

虚拟电厂内部资源的组合形式影响到其出力稳定性以及各分布式资源的使用效率。针对含有不同基础配置的虚拟电厂对不同DER的选择方式,提出了不同基础配置的虚拟电厂内部资源组合策略。首先对各DER的特性进行描述,之后以VPP在日前市场的预期收益最大化为目标,兼顾各DER运行特性以及电网约束,建立了计及DER特性的VPP内部资源聚合模型,通过算例分析得到了多场景下VPP内部资源的组合形式以及各DER的出力情况。算例结果表明,VPP内部资源组合策略随着运行场景的变化而变化,并且各个场景下VPP对可调节资源的需求均很大。相比于其他VPP,自身拥有可调节资源作为基础配置的VPP运行收益明显较大。     

智能营销研究概述(四)——DER带来的变革

分布式能源(DER)的快速发展和大规模应用将给智能营销带来新的机遇和挑战.基于智能电网技术路线提出DER发展展望,引入计及分布式发电单元的3级控制信息管理、电量消纳原理、虚拟营销、需求侧引导等全新概念,重点阐述其对智能营销带来的变革.最后针对我国智能电网发展愿景、能源利用等热点问题对DER参与下的智能营销做深入思考,提出其建模、接入权等问题,探讨了包含DER框架下的智能营销发展前景和研究方向.     

能源互网下虚拟电厂调度及市场竞价综述

通过聚合、协调控制可再生能源、柔性负荷、电动汽车等分布式资源,VPP(虚拟电厂)可以实现不同资源的出力互补,将有效降低新能源大规模并网对电力系统运行稳定性的影响,是推动可再生能源发展的有效途径。同时,虚拟电厂可以为分布式资源参与电力市场提供有效方案。从电力市场的角度出发,首先基于能源互联网"能量-信息-经济"三元驱动理念,介绍虚拟电厂的基本架构;针对VPP内部分布式资源管理模式,对VPP的3种控制方式进行分析及总结,重点介绍VPP内部资源的调度机制。然后,针对VPP参与电力市场竞价的问题,从时间尺度、优化模型、不确定性因素三方面梳理国内外相关研究。最后,对VPP的未来发展趋势及研究方向进行了分析和总结。     

计及风险约束的虚拟电厂能量管理建模

大规模分布式能源资源接入配电网不可避免地增加了电力系统运行的复杂程度,基于分散式管理的虚拟电厂运行模式能有效整合不同类型的分布式能源资源。虚拟电厂中的不确定性因素诸如随机发电机组出力和市场购售电策略往往会给虚拟电厂的运营决策带来风险,该文从可调度机组、随机发电机组、储能设备和柔性负荷的综合建模角度,基于两阶段随机规划建立计及条件风险价值的虚拟电厂能量管理模型,在将风险水平限制在可接受的前提下(或条件下)追求虚拟电厂收益最大。通过某虚拟电厂示例模拟仿真,探讨了不同风险偏好程度对虚拟电厂参与电力市场购售电和能量管理过程的影响,为虚拟电厂运行人员提供参考。     

计及潮汐电站的虚拟电厂优化调度

多种分布式电源接入电网给电力系统的调度带来了很多不确定性,为此引入虚拟电厂以提高包含分布式能 源的电力系统稳定性.潮汐能作为一种分布广泛的可再生能源,有大规模利用的前景,故提出了计及潮汐电站的虚拟 电厂,通过虚拟电厂和潮汐电站的联合运行,优化虚拟电厂各分布式能源的出力.仿真结果表明了其模型的合理性, 且能够获得更好的稳定性和经济效益.     

基于多代理的虚拟电厂协调优化调度策略研究

智能电网的发展为分布式能源(distributed energy resources,DER)的大量并网及对其进行协调优化调度提供了技术支持。结合各类DER的特点设计了基于多代理系统(multi-agent system,MAS)的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)协调优化调度策略。针对风电机组、传统机组和既可作为电源又可作为负载的电动汽车特殊负荷,通过建立相应的出力或负荷数学模型,对其进行分类分层控制,在MATLAB中使用YALMIP工具箱建模,通过加权方法进行多目标优化求解。最后通过算例分析验证此调度策略的合理性与有效性,它可以利用各类DER特性,使其相互协调配合,在平抑负荷波动的同时,可以实现各类DER最大程度并网。     

虚拟电厂研究综述

随着可再生能源成为未来全球能源发展的主要方向,虚拟电厂成为一种实现可再生能源发电大规模接入电网的区域性多能源聚合模式。首先对虚拟电厂进行概述,其次对虚拟电厂的研究现状和国内外的虚拟电厂示范项目进行综述,最后提出了虚拟电厂的关键技术问题,包括多代理系统、聚合管理方式、通信技术,并从分布式能源的互补性、动态组合、大数据技术、市场环境和合作机制等方面对虚拟电厂的未来研究进行了展望。     

考虑需求响应交易市场的虚拟电厂多阶段竞价策略研究

虚拟电厂是解决分布式电源参与电力市场交易问题的重要途径,然而分布式可再生能源出力的不确定性为虚拟电厂带来了较高的交易风险。针对具有可再生能源渗透率的虚拟电厂,考虑可再生能源出力、负荷及市场电价的不确定性,基于随机规划理论,提出其参与日前能量市场、日内需求响应交易市场和实时能量市场的多阶段竞价策略模型。以IEEE 6节点和24节点系统作为算例进行竞价策略优化,结果表明,需求响应交易可有效促进分布式可再生能源的消纳利用,提高虚拟电厂的经济效益。     

考虑需求响应和多能互补的虚拟电厂协调优化策略

随着能源互联网技术的发展,源-网-荷互动和热、电等多能源互动成为解决分布式能源(distributed energy resource,DER)系统高可靠性和效率利用的有效方案。采用虚拟电厂(virtual pow er plant,VPP)协调各机组运行,引入源-网-荷互动模型,用来描述不同类型电源和负荷之间的互相支持和电量交易,引入热电联产(combined heat and pow er,CHP)系统,建立考虑多能互补的需求响应(demand response,DR)互动优化模型,实现虚拟电厂内部的协调互动。考虑虚拟电厂收益最大化与电力公司热电负荷补偿成本最小化这2个目标,建立多目标互动优化模型,采用遗传算法对模型进行求解。算例的仿真结果验证了该策略和模型的有效性。     

市场环境下考虑需求响应的虚拟电厂经济调度

虚拟电厂作为能源互联网中的重要组成部分,在聚合分布式能源和用户侧资源、完善电力市场交易体制等方面发挥着重要作用。由于虚拟电厂中新能源装机容量较大,其出力具有随机性,导致其在电力市场中需要承担惩罚费用。提出以虚拟电厂聚合分布式能源为多类负荷提供电能服务,首先通过蒙特卡洛抽样建立了分布式电源出力不确定性模型。随后在考虑需求响应的前提下,建立了虚拟电厂与用户侧的双层优化模型,以虚拟电厂净收益为上层目标函数,综合考虑市场交易收益、售电收益、发电成本等因素;以用户侧购电成本为下层目标函数,对用户的购电行为、响应行为进行优化。最后,通过算例验证了该模型能够减少虚拟电厂在电力市场中的投标偏差,提高运营收益,并有效降低负荷的购电成本。     

市场环境下考虑需求响应的虚拟电厂经济调度

虚拟电厂作为能源互联网中的重要组成部分,在聚合分布式能源和用户侧资源、完善电力市场交易体制等方面发挥着重要作用。由于虚拟电厂中新能源装机容量较大,其出力具有随机性,导致其在电力市场中需要承担惩罚费用。提出以虚拟电厂聚合分布式能源为多类负荷提供电能服务,首先通过蒙特卡洛抽样建立了分布式电源出力不确定性模型。随后在考虑需求响应的前提下,建立了虚拟电厂与用户侧的双层优化模型,以虚拟电厂净收益为上层目标函数,综合考虑市场交易收益、售电收益、发电成本等因素;以用户侧购电成本为下层目标函数,对用户的购电行为、响应行为进行优化。最后,通过算例验证了该模型能够减少虚拟电厂在电力市场中的投标偏差,提高运营收益,并有效降低负荷的购电成本。