基于灰靶理论和谱聚类的虚拟电厂多形态柔性资源聚合模型

柔性资源通常聚合为虚拟电厂的形式参与电网调度。如何根据各类资源的特性,选择其最佳调度方案,改善电网调度运行稳定性是亟须解决的问题。首先考虑新能源发电、分布式储能、柔性负荷的响应特性,从响应时间、响应容量及日负荷波动率3方面分别建立各柔性资源通用的调频性能指标和调峰性能指标;其次,结合灰靶理论、客观赋权法和谱聚类法,将虚拟电厂内的柔性资源分成调频资源和调峰资源;最后,分别搭建调频型虚拟电厂聚合模型和调峰型虚拟电厂聚合模型并研究其聚合后的响应特性。算例仿真证明：聚合后虚拟电厂的响应时间与日负荷波动率均有所降低。调峰场景下优先利用调峰型虚拟电厂。当调峰型虚拟电厂不满足调峰需求时,调频虚拟电厂也参与调峰,以提高不同场景下的利用效率。     

考虑风电协议外送的调峰型电采暖虚拟电厂优化配置方法

针对风电外送型区域电网调峰需求,提出考虑风电协议外送的调峰型虚拟电厂电采暖优化配置方法。首先,分析风电协议外送型电网系统结构及互动消纳机理。针对蓄热式电采暖用能特性,量化推导蓄热式电采暖可调节特性,建立蓄热式电采暖需求响应模型。然后,联合火电机组与VPP协同调峰策略,建立以区域电网协议风电外送经济性最优为目标的虚拟电厂电采暖容量优化配置模型。选取黑龙江某区域电网进行了算例分析,结果表明所提方法正确有效。     

电采暖聚合型虚拟电厂调峰经济优化调度方法

为发挥电采暖负荷灵活可调控性能,将电采暖负荷聚合成虚拟电厂,提出电采暖聚合型虚拟电厂调峰经济优化调度方法,为电采暖主动参与电网调峰提供解决方案。首先,分析建立电采暖聚合型虚拟电厂互动机制与管理架构;然后,建立考虑用能差异化需求的电采暖负荷需求响应模型;以虚拟电厂期望经济效益最大为目标,建立虚拟电厂经济优化调度模型。算例结果表明,所提方法可根据不同用户差异化需求经济合理地实现电采暖负荷主动参与电网运行调控,为规模化电采暖负荷参与电网调峰提供参考。     

基于投资组合理论的虚拟电厂资源优化组合方法

针对虚拟电厂异构资源的优化组合问题,提出了包含需求响应、柔性可控负荷、分布式电源的响应特性模型。以虚拟电厂对互动资源的控制权限为依据,将互动资源响应电量划分为有、无风险资产,将资源响应计划分配问题映射至投资组合理论中资产权重配置问题,以组合风险衡量用户响应电量不确定性,以预期收益最大为目标建立优化组合模型。在此基础上,利用互动资源的分散性,使虚拟电厂向电网提供阻塞管理,并在CIGRE 20 kV中压配电系统上对所提出方法进行验证。算例结果验证了所提模型的实用性。     

基于虚拟电厂多元负荷调峰控制策略

不同时间尺度的负荷控制、不同故障场景、不同负荷控制类型对象的多样化导致对电网安全稳定特性产生了一定的影响甚至危及电能质量,不利于电网发展。基于此,先应用聚类分析方法分析多元负荷分类,再建立多元负荷设备统一数据模型,并以公共建筑用电质量分析统一数据模型为例,提出基于虚拟电厂多元负荷参与电力系统调峰策略,最后进行算例分析,最终全面系统地展示了基于虚拟电厂的多元负荷参与电力系统的改进方法和策略。     

地区电网需求响应资源聚合与调控策略研究

用户侧日益丰富的需求响应资源尚未得到充分利用,为此提出了地区电网的需求响应资源聚合与调控策略。首先,提出了基于设备级仿真的需求响应资源评估机制;其次,构建了多用户负荷群的需求响应资源聚合模型,提出需求响应资源品质划分标准,构建优质资源快速备调池;然后,以需求响应资源参与电网峰时段调峰优化运行为例,提出了需求响应资源的调控策略,并设计了对电网和用户双向激励的需求响应收益分享机制;最后,以IEEE 14节点配电网算例进行仿真,验证了提出策略的有效性。     

计及虚拟电厂市场交易的主动配电网两阶段优化调度

目前,虚拟电厂与主动配电网的耦合联系进一步加深,针对含有虚拟电厂市场主体的主动配电网优化调度问题,有必要研究系统内多种灵活性资源与虚拟电厂中不确定性因素在不同时间阶段的协调互动。以主动配电网综合成本最小化和虚拟电厂市场收益最大化为目标,提出一种计及虚拟电厂市场交易的主动配电网日前-实时两阶段调度方法。日前阶段,基于系统灵活性边界,构建了综合考虑网侧灵活性资源协调调度和虚拟电厂日前出清的双层优化模型;在此基础上,实时调整虚拟电厂竞标方案和主动配电网运行策略。最后,在改进IEEE 33节点系统中进行仿真试验,结果表明:所提模型可以有效提升虚拟电厂交易竞争力和配电网运行灵活性水平,可为未来电网市场化发展下的优化调度提供参考。     

基于全局温度调整的中央空调需求响应策略与评价方法

商业楼宇中央空调系统是一类重要的需求响应资源。针对夏季削峰应用,提出了 3 种基于全局温度调整的中央空调需求响应策略,并设计了互动能力和考虑工作效率损失的用户净收益等两个评价指标。为精准预测中央空调的需求响应能力,采用 EnergyPlus 物理建模方法构建能耗预测模型。通过对上海市某商业楼宇建模仿真可知：3种策略能够在保证用户舒适度的前提下为电网提供不同的互动能力;利用考虑工作效率损失的用户需求响应收益模型,电网可以分析不同补偿价格对于中央空调用户的激励作用,同时用户可选择最佳需求响应策略和最优互动功率进行响应,以实现收益最大化。     

考虑交易和谐度的虚拟电厂参与调峰市场交易匹配方法

虚拟电厂在调峰辅助服务市场中的交易行为将影响市场的和谐发展,提出考虑交易和谐度的虚拟电厂参与调峰辅助服务市场交易匹配方法。通过分析虚拟电厂的各项历史交易行为和履约行为对调峰辅助服务市场和谐发展的影响,提出虚拟电厂参与调峰辅助服务市场的交易和谐度评估指标;考虑区域低碳减排因素,以交易和谐度最高、电网支付的调峰补偿总费用最低以及调峰碳排放量最小为目标,构建虚拟电厂参与调峰辅助服务市场的多目标交易匹配模型,并采用结合多目标粒子群优化算法和综合隶属度法的多目标优化方法对模型进行求解。仿真算例结果表明,交易和谐度高和碳排放低的虚拟电厂在调峰辅助服务市场中更具有竞争力。     

考虑内部响应意愿的虚拟电厂日内互动机制

为了考虑电网、虚拟电厂(VPP)和内部分布式单元之间的互动,协调成员的可调节共享资源,本文在外部电网环境及内部成员意愿的基础上,研究了虚拟电厂内部个体的协同调度,实现其同外部电网的最优交互。根据电网调整需求和内部单元的响应意愿,建立基于日内调整的虚拟电厂互动机制,得到虚拟电厂的日内调整计划。算例表明所提日内互动机制可以有效协调虚拟电厂内部的可调整资源,保证虚拟电厂按照计划执行,并满足电网的调整计划。     

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。     

智能楼宇型虚拟电厂参与电力系统调频辅助服务策略

在先进量测技术与调控终端的支持下,智能楼宇中的电动汽车与空调负荷等需求侧灵活资源具有良好的功率实时响应潜力,可通过聚合形成虚拟电厂进而参与系统调频辅助服务。为应对参与调频辅助服务时对用户需求的影响,本文提出智能楼宇型虚拟电厂的控制策略。首先分析了虚拟电厂的调频工作模式,并建立了智能楼宇型虚拟电厂的典型需求侧资源模型和虚拟储能模型。其次考虑调频信号与用户侧的不确定性,建立基于机会约束规划的日前优化调度模型。然后基于成本最优的原则,实现实时的功率分配。最后,通过仿真算例验证了本文提出的虚拟电厂调频策略的有效性和可行性,需求侧资源的联合调度能在保障用户需求的情况下提高虚拟电厂的收益。     

考虑分时电价的虚拟发电厂调度策略

虚拟发电厂大规模有效集成地域分散、类型各异的分布式电源以及用户负荷,能够更加充分地发挥分布式电源效益,提高用户供电可靠性。虚拟发电厂内部调度策略应适应配电网运行环境。在考虑分时电价的基础上,分析虚拟发电厂调度策略,研究在不同峰谷电价时段,结合分布式电源时序发电波动性、可控电源发电计划特性,充分利用峰谷电价差来减少虚拟发电厂发电运行成本。     

考虑购售风险的虚拟电厂双层竞标策略

虚拟电厂（virtual power plant，VPP）是聚合优化“源网荷储”协调发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。针对虚拟电厂内部资源和外部市场对竞标策略的互动影响，提出了考虑购售风险的虚拟电厂双层竞标策略。首先，考虑虚拟电厂对内对外的双侧互动特性，构建了虚拟电厂双层竞标框架；其次，考虑用户效用，建立了用户侧资源对虚拟电厂的下层竞标模型；然后，考虑外部市场的价格不确定性，采用条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）量化虚拟电厂购售环节的风险，建立了考虑购售风险的虚拟电厂上层多目标竞标模型；最后，通过算例验证了竞标策略的有效性。     

计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略

高比例风电的接入和需求响应技术的应用对分布式架构下的多微电网系统有功功率动态平衡提出了更高的要求,有必要充分利用灵活性资源对系统进行协调调控.提出一种新颖的灵活性电池储备模型对多微电网系统灵活性备用容量进行评估,定义虚拟灵活性电池储备模型对风电场备用与需求响应负荷备用进行评估,充分挖掘其调频的潜在能力.在此基础上,基于一致性算法求解该模型下各微电网的功率分配,提出计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略,实现分布式架构下灵活性资源的协调优化.通过华东某地区实际数据验证了所提策略的有效性.算例结果表明,协调优化源-荷灵活性储备资源在保障风电消纳的同时,实现了分布式架构下系统的动态功率平衡.     

用户侧利益主体虚拟电厂联盟行为及交易机制

由于分布式能源补贴下降,通过聚合形成虚拟电厂参与日前市场竞价的模式成为了用户侧利益主体新的收益渠道。文章从虚拟电厂交易策略、收益分配以及用户侧利益主体博弈形成虚拟电厂3个环节为这一模式的实现设计了完整的交易机制。在交易策略方面,采用价格制定者型虚拟电厂交易策略模型,并结合区间优化方法对不确定量建模。在收益分配方面,设计了基于发电量及不确定性贡献度的分配机制。在虚拟电厂的形成问题中,基于联盟博弈理论分析各种联盟状态的稳定性,并通过博弈确定虚拟电厂形式。最后,通过算例对所提方法的有效性进行验证,结果显示,所提出的交易机制符合用户侧利益主体的特点,其分配机制考虑了参与者对不确定性的平抑作用,能够为用户侧利益主体提供辅助决策。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

面向多重不确定性环境的虚拟电厂日前优化调度策略

对虚拟电厂中多类型不确定性源的精确建模,有助于提升虚拟电厂调度策略的有效性.在详细分析不确定性源的不确定性特性的基础上,采用场景规划法和自适应鲁棒优化法对电价、风电出力和需求响应的不确定性进行建模.结合工程博弈思想,将不确定性源理性化为博弈主体,构建不确定性源和虚拟电厂运营商二者零和博弈模型,并采用粒子群优化算法求得博弈的均衡解.基于某地区的实际数据进行算例仿真分析,结果表明所提模型能够有效提升虚拟电厂调度结果的经济性与安全性.     

考虑碳循环利用的农村虚拟电厂运行效益均衡分配优化模型

农村地区土地面积辽阔、资源丰富,分布式能源的发展潜力巨大。将垃圾发电、燃气碳捕集设备和电转气设备与农村的各种分布式能源聚合成考虑碳循环利用的农村虚拟电厂,并以最大化运营收益和最小化碳排放量为目标,构建虚拟电厂低碳调度优化模型。采用基于纳什谈判的效益分配策略,构建虚拟电厂运行效益均衡分配模型,并通过风险、效益和碳减排三维因子来确定各主体的利益分配因子。算例结果表明,本文所提运行优化模型和效益分配策略可互补利用农村多种分散式资源,有利于推进农村能源结构低碳转型。