基于主从博弈的配电网与多微网双层优化研究

针对配电网与多微网系统（multi-microgrids,MMG）间的电能交互和能源协调问题,提出了一种配电网运营商（distribution system operator,DSO）设定电能交互价格的方法,以协调MMG系统的能量交易。构建了DSO与MMG的电能交易框架,分析了两者的主从博弈关系,并引进P2G与CCS联合装置（P2G-CCS）改进传统CHP机组,以降低碳排放;建立了基于Stackelberg理论的DSO与MMG主从博弈优化模型,通过上层DSO设定电能交互价格,引导下层MMG系统运行优化,使其对DSO的决策进行响应;利用二分法分布式优化算法结合CPLEX求解器对所建立模型进行求解。结果表明,该文提出的博弈模型有效地协调了MMG的优化运行,在碳排放方面,证明了CCS-P2G的引入,有效减少了微网运行过程中的碳排放量。     

基于主从博弈的多微网能量调度策略

多微网系统是由多个低压微电网和接在相邻馈线上的分布式能源组成。考虑到传统方法难以应对多微电网系统经济优化中的各方决策者,提出一种基于主从博弈的多微网系统能量调度策略。该策略以能量管理中心(Energy management center, EMC)作为策略的领导者(leader),以微网运营商(Micro-grid operation, MGO)作为策略的跟随者(followers),双方以自身利益最大化为目标进行实时博弈。该策略兼顾EMC和MGO双方利益,通过分析功率盈余和功率不足两种不同的微网情况,充分考虑负荷波动对EMC效益带来的效益损耗,并给予补偿,避免了内部电价的剧烈波动。以日内预测电价、PV预测出力和负荷预测数据为基础数据,通过算例从EMC侧和MGO侧两方效益分析双方的博弈结果,验证该策略的可行性。     

基于主从博弈的楼宇微网优化运行

楼宇微网BMG(building microgrid)优化需兼顾提高不同主体的利益,传统优化难以满足需求,因此通过博弈论对BMG供需两侧协调优化进行研究。建立以运营商为领导者、楼宇用户为跟随者的主从博弈模型。在供能侧以运营商收益最大为目标,提出运营商灵活切换模式,并分析不同模式下供能模型选择策略,在证明Stackelberg均衡解存在性和唯一性后,采用提出的自适应差分进化算法优化供能侧。在用户侧考虑用户的综合需求响应IDR(integrated demand response),通过内部能源价格,以最大消费者剩余为目标来调整各用户用能策略。最后,通过算例仿真,验证所提方法和策略能够有效提高系统中各主体的收益。     

基于综合需求响应和主从博弈的多微网综合能源系统优化调度策略

随着园区综合能源系统的发展,在同一配电区域往往存在多个园区微网综合能源系统,形成多微网综合能源系统或称冷热电联供多微网系统.针对含电能交互的多微网综合能源系统,提出一种基于综合需求响应和主从博弈优化调度策略.首先,建立包含可转移可中断电负荷、可转移不可中断电负荷、灵活的热负荷和冷负荷等多类型负荷的综合需求响应模型.之后...     

基于主从博弈的主动配电网阻塞管理

随着需求侧灵活性资源在配电网中的渗透率不断提高,其不协调的运行方式可能会导致配电网中线路阻塞和节点电压越限。为解决这些问题,提出了一种配电网节点边际电价统一出清的主从博弈双层调度框架。上层框架解决用户在负荷聚合商引导下的用电成本最小化问题,负荷聚合商为主从博弈的领导者;下层框架解决配电网系统运营商在考虑网络潮流安全和电压越限前提下的社会福利最大化问题,配电网系统运营商为主从博弈的追随者。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件和对偶定理,将非线性双层问题转化为单层混合整数线性规划问题求解。仿真算例验证分析了所提出的模型对缓解网络阻塞的有效性,以及灵活性资源在配电网阻塞管理当中的作用。     

基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置

随着越来越多微电网协同运行,微网与微网间、微网与配网间电能交互过程愈发复杂,同时也影响着微网运营商及配网运营商的投资利益。为了探索两者间联合投资的最佳规划策略,提出一种基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置方法。首先,在多微网系统模型基础上,构建考虑多微电网运营商运行成本、经济收益,以及配电网运营商投资微电网成本、延缓配电网升级及售购电收益的函数模型。然后,分别以多微网系统支付函数最小和配网收益最大为目标建立主从博弈模型,并提出自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法,求解多微网系统分布式电源最优配置。最后,通过4组方案进行对比实验,证明了所提规划方法能更好地平衡多微网运营商和配网运营商间的收益。     

基于博弈的多综合能源微网系统优化运行策略

针对考虑综合需求响应和电能交互的冷热电联供多综合能源微网系统,提出一种基于博弈的多综合能源微网优化运行策略。首先,建立各微网运营商与用户之间的双层主从博弈模型,并利用Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件和强对偶定理将双层优化模型转化为单层线性优化模型,以便于快速求解;其次,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)对合作联盟中各微网运营商进行分布式优化求解,以保护各微网运营商的信息隐私,针对含电能互济的微网运营商之间利益分配问题,提出基于Shapley值法的合作博弈运行策略;最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。     

基于主从博弈理论的共享储能与综合能源微网优化运行研究

综合能源微网与共享储能在提高系统能源利用率方面具有显著效益,逐渐成为目前研究热点,如何建立一套共享储能背景下综合能源微网优化运行模型是当下亟待解决的问题。文章首先介绍系统运行框架,分析系统内各利益体的功能。然后,分别针对微网运营商、共享储能服务商以及用户聚合商建立优化运行模型。分析微网运营商与用户聚合商间的博弈关系,提出共享储能背景下微网运营商与用户聚合商间的Stackelberg博弈模型,并证明Stackelberg均衡解的存在性与唯一性。最后,在MATLAB平台上进行算例仿真,通过Yalmip工具与CPLEX求解器进行建模与求解,利用启发式算法与求解器结合的方法优化微网运营商与用户聚合商的策略。结果表明,所提模型不仅能有效权衡微网运营商与用户聚合商的利益,也能够实现用户聚合商与共享储能运营商的收益双赢,采用的求解算法能够保护微网运营商与用户聚合商间的数据隐私。     

考虑多主体主从博弈的多微网协调优化调度

为促进微网间能量互济及提高系统运行经济性,提出考虑多主体主从博弈的多微网协调优化调度模型,该模型包括日前和实时两个调度阶段.在日前调度阶段,以计及储能运行成本和负荷调度补偿成本的微网运行成本最低为目标建立多微网优化模型;在实时调度阶段,基于储能日前充放电计划及可再生能源和负荷功率波动,构建发电微网和用户微网之间的Stackelberg主从博弈模型,以协调微网间电能交互.同时发电微网之间的价格竞争通过非合作博弈进行模拟,用户微网的用电行为通过演化博弈进行模拟,并证明博弈模型均衡解的存在性.最后通过算例分析验证所建模型的有效性与经济性.     

考虑分布式电源节能减排和市场博弈行为的配电网络节点电价定价方法研究

配电业务有序放开的市场环境下,分布式发电(DG)运营主体的市场行为将进一步增加其出力的不可控性。配电网运营主体需要通过采用电价等手段对DG的出力进行一定程度上的干预和调度控制,以降低分布式电源接入带来的不确定性。为此,提出了一种以市场合作博弈理念为基础、考虑配电网气体减排任务分配的配电网络节点电价定价方法。根据气体减排和配电网运营主体收益的优先级,将其最佳策略应用于节点电价的计算,以对参与节能减排的分布式电源机组进行价格补偿。算例结果表明:此方法能够基于DG的减排任务完成情况对配电网络节点电价进行确定,且在激励DG参与节能减排方面要优于传统方法。随着未来节能减排约束的趋紧,所提出的方法对于节点电价的制定及配电系统的高效、安全运营具有较高的参考价值和良好的现实意义。     

电力市场环境下价格突变的机理分析和风险防范

指出电力市场的价格存在不确定性,描述了电力市场中异常价格的类型.预防和规避市场的价格风险,是建立公平、有序、稳定的电力市场的关键.通过对加州电力市场价格的统计,分析异常价格出现的规律,剖析了影响电力市场价格的主要因素,介绍了价格突变的预测方法,提出了结合价格预测和风险防范的市场竞价流程.     

国际典型电力市场阻塞管理机制及其对中国的启示研究

区域输电阻塞管理是我国电力现货市场建设中需要解决的关键问题之一。合理的阻塞管理机制有利于系统资源的有效配置、市场效率的提高以及系统安全的维护。首先,选取美国PJM、英国、澳大利亚及北欧等国际典型电力市场,阐述其交易模式和阻塞管理机制。其次,介绍国内电力现货市场试点工作实际情况。通过对比分析,探讨各电力现货市场阻塞管理机制及其成本分摊方法的特点和适用性。最后,提出中国电力市场阻塞管理机制的建议,旨在为未来中国电力市场阻塞管理机制建设提供一定指导。     

计及市场化电价信号导向的含高比例水电输电网扩展规划

传统电网扩展规划模型难以反映未来一段时期竞争市场模式下全局供需态势对电网投资收益、市场主体意愿、社会效益的量化影响,且在含高比例水电输电网中水电外送断面容量与丰枯潮流差异的不匹配导致网络阻塞及交易盈余问题愈加严重.为此,提出高比例水电场景下计及市场化电价信号导向的输电网扩展规划模型.上层模型以最大化线路年投资收益为目标函数,形成规划决策线路;下层模型采用改进的k-means聚类算法得到含高比例水电输电网全年典型运行方式,基于市场交易出清结果与区域负荷响应特征,量化线路规划后的负荷增量及过网利用率,以市场化电价信号引导电网扩展规划,促进区域水电消纳.采用KKT最优条件实现上、下层模型的耦合,将双层规划问题转化为混合整数规划问题进行求解.以我国西南部某含高比例水电的实际电网为例,通过综合比较不同规划方法的阻塞盈余、投资收益及水电消纳比例验证了高比例水电接入下市场信号对扩展规划结果的影响.     

节点边际电价与阻塞费用影子价格线性化模型研究

首先介绍了节点边际价格的经济含义,然后在简化直流电力系统的前提下,根据其经济含义推导了节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性化关系。当无阻塞时,系统只有一台边际机组。当系统发生阻塞时,边际机组的个数等于阻塞线路个数加一。根据这一规律,我们建立以边际机组变化量为变量的一元方程。结合节点边际电价的经济含义,推得节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性关系。根据两者的关系建立了在POOL模式下和POOL加双边交易模式下计算节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性数学模型。根据P JM提供的5节点测试系统验证该线性模型的有效性。最后依照边际价格的结算体系下市场参与者进行结算,分析了在节点边际电价结算体系下,阻塞对市场参与各方的影响。     

基于原–对偶内点法的节点边际电价计算

节点边际电价在电力交易和处理输电阻塞中具有重要作用。文中建立了计算节点边际电价的线性规划模型，分析了利用传统线性规划方法求解节点电价存在的困难，提出了基于原–对偶内点法的节点边际电价计算方法。对典型的6节点电力系统进行了计算验证，结果表明，所提出的方法计算结果符合理论要求，计算速度快，收敛性好。     

电动公交车光储充电站日运行随机优化策略

针对光储充电站大规模接入给配电网带来的调控压力,提出一种计及电能量和备用耦合的配电网与光储充电站协调优化调度方法。首先,建立基于随机机会约束的光储充电站经济调度模型,得到光储充电站与配电网的电能交互方案和备用需求;随后,采用鲁棒经济调度-线性潮流方法,建立计及不确定性的配电网优化调度模型,并根据Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件推导得到配电节点边际电价和节点备用边际电价,通过电能量和备用价格引导光储充电站友好互动,挖掘站内储能在削峰填谷和备用调节上的潜力。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。

     

考虑输电阻塞盈余的输电网双层扩展规划模型

电力市场的建立使发、输、配、售环节分离,电网规划将面临许多不确定的市场因素,电力市场环境下的输电网规划比传统输电网规划面临更多困难和挑战。文章提出了一种考虑电力交易信号的输电系统双层优化配置模型,上层模型主要考虑投资者的投资成本,下层模型则考虑线路阻塞下节点边际电价(locational margin price)数学模型,并以输电阻塞盈余为目标函数,以节点边际电价信号来引导输电系统扩展规划。针对动态差分进化算法收敛速度较慢的缺点,文章综合了不同更新策略的优势,提出了改进动态差分进化算法求解输电网规划模型。最后,以中国西部某500/220 kV输电网络为例,仿真结果验证了模型和算法的有效性和可行性。     

电力现货市场技术支持系统关键技术探讨

中国新一轮电力体制改革已逐步进入深水区,各试点地区结合自身特点设计电力现货市场交易产品和运行规则,并在不同阶段根据运营情况不断进行调整完善,具有复杂多变的特点,对技术支持系统提出高要求。提出了分区部署的系统总体架构及分层应用功能框架,重点在技术支撑平台、核心算法、模型数据管理、评估分析、模拟推演等关键技术进行探讨,并取得初步应用。     

基于藤Copula理论的海上风电建模及电力市场运行分析

海上风电因具有更高的发电利用小时数,将成为中国实现“碳中和·碳达峰”的重要技术选项。随着海上风电装机容量的不断提升,其出力的间歇性、波动性将对电力系统的安全稳定和电力市场的经济运行造成显著影响。为刻画不同站点间风速的相关性,基于藤Copula理论对海上风电的出力进行建模,并利用C藤Copula函数构建多风电场出力的联合分布模型。在此基础上,提出基于共识聚类的电力市场典型阻塞场景构建方法,并采用简化的中国广东省电网架构数据开展算例仿真计算,对大规模海上风电并网前后电力系统的发电结构、碳排放量、市场电价等关键指标的变化进行实证分析。