面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

基于负荷聚合商的需求侧响应优化模型研究

在电力市场中,由于用户参与市场的形式存在差异,需求侧的响应能力会影响电力供需场景下的价格波动。为了提升电力市场的稳定性和可靠性,考虑用户负荷调整能力,设计了需求侧资源聚合响应优化模型。首先,建立涵盖多种用户参与形式的需求侧响应架构,分析该架构下不同形式参与的用户需求响应机理,构建考虑间接参与用户主动响应的市场出清模型,并提出了相应的结算方法,保证该架构中需求响应机制的可持续性;然后,将电力市场中需求侧资源聚合商的收益映射至投标决策,提出需求响应在负荷削减与负荷转移2种合同模式下的投标优化模型;最后,通过算例对模型进行验证。计算结果表明,按照该投标策略,需求响应在选定的指标衡量下,改善了配电网可靠性及用户效益,验证了所提方法的合理性及有效性。     

负荷聚合商模式下考虑需求响应的超短期负荷预测

为更好地管理用户侧需求响应资源,减小超短期负荷预测误差,提出了一种在负荷聚合商模式下考虑需求响应的超短期负荷预测方法。首先,分析负荷聚合商的需求响应机制,考虑用户用能习惯、自建光伏、储能行为以及电热耦合,分别对每一类需求响应资源建立优化模型,并通过模糊参数表达用户参与需求响应的不确定性,以改善优化模型;调用CPLEX求解器求解得到综合各类资源后的需求响应信号。然后,在考虑历史负荷数据的基础上引入该需求响应信号,建立迭代预测的长短期记忆网络模型。算例通过3种预测场景的对比,验证了计及需求响应信号能够有效减小预测误差,且考虑需求响应不确定性能够进一步提高预测精度。     

考虑云储能的综合能源运营商-负荷聚合商联盟混合博弈定价策略

为了准确描述负荷聚合商在与上级主体和同级主体进行能源交易过程中的各主体利益交互,以及用户侧储能昂贵且难以实施的问题。建立了综合能源运营商与负荷聚合商联盟之间的主从博弈模型,并特别考虑了拥有大量光伏用户的负荷聚合商之间的讨价还价博弈,以综合处理各主体之间的竞争与合作关系。为了实现负荷聚合商的低储高放策略,引入了云储能租赁的概念。采用二分法结合（alternating direction method of multipliers,ADMM）求解所构建的模型,以在各方持续互动过程中实现最大化的效益。研究结果表明,所建立的涵盖云储能租赁的混合博弈理论模型在保证各主体利益的同时能够制定合理的定价策略。     

考虑负荷聚合商调节潜力的需求响应双层优化模型

需求响应参与电力系统调节是发电侧调节的有效补充。为了充分挖掘需求侧资源调节潜力,考虑电网、配电系统运营商(distribution system operator,DSO)、负荷聚合商(load aggregator,LA)之间的互动关系及交易模式,设计了配电系统双层优化模型,明确各主体在需求响应中的作用及交易对象。上层考虑DSO内部源荷储主体及LA的协调互动,以DSO利润最大化为目标进行配电系统优化调度;下层以聚合变频空调和电动汽车的LA利润最大化为目标,基于变频空调和电动汽车实际运行特性构建其需求响应模型,充分挖掘其调节潜力并制定负荷调节策略。在模型求解方面,通过Karush-Kuhn-Tucker条件和大M法将构建的双层优化问题转化为易求解的线性规划问题。算例结果表明：所提双层优化模型可以充分挖掘LA的调节潜力,减少向主网购电量,同时提高DSO和LA的收益。     

基于负荷聚合商业务的需求响应资源整合方法与运营机制

负荷聚合商(LA)可以为具有潜在产品价值的需求响应资源提供参与市场调节的机会,还可以通过专业的技术手段充分发掘负荷资源,提供市场需要的辅助服务产品。总结国外开展LA业务的研究与实践,从整合需求响应资源的角度,概述了LA的定义和作用,对其控制资源进行分类研究,包括单纯可调负荷、储能装置和分布式电源。文中详细论述了LA的2个关键问题:运营机制、调度和控制策略,着重介绍了其与电力系统其他参与者的区别。最后,在综述发达国家LA实际应用的基础上,结合国内的实际情况,提出了推广LA这一商业模式的实施方法和途径。     

电能量市场下负荷聚合商参与负荷削减投标策略

针对负荷聚合商(LA)在电能量市场下参与负荷削减投标(LCB)时面临负荷与价格的不确定性问题,文中提出一种可使LA代理成本最小的LCB参与策略。首先,将LA的购电申报、LCB申报与可调节负荷的控制问题统一描述为混合整数线性规划问题。其次,利用双层规划模型处理负荷功率的不确定性,利用历史场景法结合场景缩减处理市场价格的不确定性。最后,基于宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州(PJM)电力市场数据,针对所提策略及其在测试场景集中的表现进行分析。测试结果表明,所提策略及场景缩减方法能够降低聚合商4%以上的代理成本与10%以上的风险损失,可提高最多17.8%的履约率,为LA在不确定问题下的投标提供技术支撑。     

计及用电满意度优先级划分的负荷聚合商调度策略研究

为实现大规模海量居民柔性负荷有序参与需求响应,可以利用负荷聚合商对居民柔性负荷进行聚合调度。为了降低负荷聚合商需求响应调度对居民用户的影响,首先,根据居民用户用能诉求对柔性负荷进行聚类;其次,构建用电满意度函数对各类柔性负荷进行调度优先级划分,并通过设置不同补偿价格来实现优先调度级别高的负荷;最后,以负荷聚合商收益最大为目标构建调度决策模型。仿真结果表明,所提方法可以有效降低电网负荷需求峰谷差,还可以降低需求响应对用户用电满意度的影响。     

广东电力现货市场环境下的需求响应交易机制设计

随着用户侧市场的放开,用市场化的需求响应交易代替传统的电力需求侧管理已成为电力市场的发展趋势,包括广东在内的国内许多省市相继开展了需求响应的市场化交易实践活动.首先,介绍了广东省需求响应市场化交易的启动条件、交易流程、测量方式和资金来源等要素;然后,提出了需求侧市场主体与发电机组同台竞价的市场出清模式与价格机制,重点分析了2次出清模式在需求响应参与现货市场中的作用;最后,通过市场算例验证了不同出清机制的优劣和对市场主体的影响.     

计及综合需求侧响应的能量枢纽优化配置

能量枢纽是多能源系统的重要组成部分,可容纳多种形式能源的输入和多元化的负荷类型。优化配置能量枢纽的设备类型和容量是保证能量枢纽安全经济运行的基础。同时,需求侧响应机制和技术的不断发展对该优化配置问题提出了新的要求。在此背景下,首先概述了能量枢纽中各类设备的模型,并对冷热电负荷特性进行分析和分类建模。然后,基于典型日负荷轮廓,以初始安装成本、运行维护成本和能耗成本构成的年运行费用最低为优化目标,考虑综合需求侧响应及能量枢纽运行约束,建立了能量枢纽优化配置的0-1混合整数线性规划模型。算例结果表明,所构建的优化配置模型可显著降低能量枢纽的年运行费用。     

基于联邦学习的综合能源系统集成需求响应机制

随着能源集成技术的发展,需求响应已经逐渐进化到集成需求响应(IDR),同时用户对于隐私保护的关注也日益增长。针对拥有冷热电设备和负荷的配电网侧综合能源系统,建立了多能源耦合交互模型,以反映不同能源消费行为之间的相互影响,并以运行成本最低为目标,以设备出力特性和多能源负荷特性为约束,设计了IDR优化模型。为了保护用户隐私,提出了联邦学习(FL)架构,重写IDR模型并将其置于该FL架构中进行迭代计算。仿真结果表明所提计算方法与不考虑耦合的传统需求响应方案相比,具有较好的成本优势;与其他分布式需求响应算法相比,计算效率也有所提升。     

计及电-热-氢差异化激励需求响应的园区综合能源系统优化调度

建立基于阶梯式补偿价格的电负荷需求响应模型,基于预计平均热感觉指数量化人体舒适度的热负荷需求响应模型以及基于智能停车场统一调度的电动汽车和氢燃料电池汽车需求响应模型。在此基础上,以电-热-氢园区综合能源系统为研究对象,考虑系统运维老化、激励补偿以及弃风弃光成本,通过混合整数线性规划求解得到优化调度策略。以东部沿海某城市实际数据为例,对所提方法的有效性进行验证,仿真结果表明所提方法能够充分挖掘需求侧资源的调节潜力,在调度灵活性和经济性上具有明显优势。     

计及CVaR的负荷聚合商双重市场投标策略

需求侧资源的不确定性给负荷聚合商在双重市场(日前电能市场和日前备用市场)的投标带来了困难。首先分析需求侧资源的不确定性,建立负荷聚合商在双重市场的投资分配和利润模型,该模型以最大化负荷聚合商日利润为目标,并应用粒子群优化算法以及MATLAB调用YALMIP、CPLEX工具箱进行求解。进一步考虑需求侧资源不确定性引起的负荷聚合商利润的风险,分析随着风险偏好系数的改变利润与风险值之间的动态关系以及可中断负荷在双重市场的投标量分配,讨论日前电能市场投标约束对负荷聚合商投标策略和总体利润的影响。算例分析验证了负荷聚合商基于风险的投资策略的有效性。     

能量-备用多品种电力交易下空调负荷聚合商竞价策略

双侧电力市场的开放为公共楼宇暖通空调负荷作为需求侧资源参与电力市场提供了新的机遇。为了挖掘用电高峰时段空调负荷的调控潜力,根据暖通空调的运行原理,基于能量守恒定律、热力学原理、质量守恒原理等,建立了公共楼宇暖通空调的物理模型,提出了暖通空调的柔性控制策略。考虑空调用户在负荷聚合商的统一协调下参与能量和备用市场,构建了能量-备用多品种电力交易下负荷聚合商的双层竞价模型,其中上层为负荷聚合商竞价模型,下层为电力市场出清模型,并基于KKT条件及对偶理论将双层优化问题转化为带平衡约束的单层优化模型,实现模型的高效求解。算例分析结果验证了所提竞价模型的有效性。     

基于信息间隙决策理论的电动汽车聚合商日前需求响应调度策略

电动汽车用户对于需求侧调控的响应存在相当比例的不确定性,当电动汽车充电信息不完整时,高效处理充电行为不确定性问题的方法仍然较少。因此,采用信息间隙决策理论对用户响应不确定性进行精确建模,并量化评估了相应的机会收益和风险损失。首先,为了量化分析聚合商对电动汽车预测响应率与实际响应率之间的可接受偏差度,将聚合商确定性的成本决策问题转换为计及电动汽车响应不确定度的优化问题。其次,根据聚合商对于策略风险成本的接受程度,将调度模型分为乐观型和悲观型。基于信息间隙决策理论依据给定成本与预期成本的偏差分别生成对应的机会策略和鲁棒策略,不同风险偏好的聚合商可根据此算法结果采取相应的优化策略来保证期望收益。最后,仿真结果表明,在有限充电信息环境下,所提算法能有效应对电动汽车响应不确定性问题,降低电动汽车充电聚合商的总调度成本。     

计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估

提出一种计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估模型。首先,将电、热等负荷分为柔性负荷和非柔性负荷,建立多能源系统的综合需求响应模型;其次,以能源购买成本与负荷削减成本之和最小为目标函数,建立计及多能存储和综合需求响应的最优负荷削减模型;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法,对计及多能存储和综合需求响应的多能源系统进行可靠性评估;最后,基于构建的含有储热、储电、储气等多能存储的多能源系统进行算例分析,评估了9个不同场景下多能源系统的可靠性。算例表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,减少元件故障导致的失负荷量,进而显著提升多能源系统的可靠性和经济性。     

考虑综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化

针对楼宇综合能源系统（RIES）能量管理时未充分考虑影响室温因素及其对负荷建模的影响和刚性捆绑RIES、用户从而未全面考虑用户舒适度和用能支出的问题,文中提出了冷、热负荷参与阶梯型补贴和电负荷参与电价型综合需求响应的RIES能量管理优化模型及其求解方法。首先,综合考虑影响室温因素,得到离散化的楼宇热平衡方程,建立楼宇的柔性而非固定的冷、热、电负荷数学模型。其次,建立冷、热负荷参与的阶梯型补贴和电负荷参与的电价型综合需求响应机制。然后,考虑RIES向用户售能的收益、从外部购能的成本和支付用户的补贴费用,构建了以最大化RIES运行利润为目标、计及设备和系统运行约束的能量管理优化数学模型,并采用CPLEX对线性化后的模型进行求解。最后,通过算例仿真表明：计及综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化能统筹协调供需两侧资源,提升系统与用户的经济效益。