考虑阶梯型碳交易的多负荷聚合商协同优化调度与成本分配

可再生能源的大规模渗透给电力系统的稳定运行带来极大挑战。在供需两侧双重不确定性叠加驱动下,基于终端柔性负荷的需求响应资源亟待挖掘。考虑不同类型用户负荷差异化特性,引入基于合作共赢的多类型负荷聚合商,基于异类负荷响应行为互补特点参与电力系统灵活调度;同时,赋予各负荷聚合商碳交易集成商的双重身份进入碳交易市场,采用预测电负荷法为系统无偿分配碳排放配额,构建奖惩阶梯型碳交易模型。以多个负荷聚合商合作联盟运营成本之和最小为目标,构建多聚合商间交互合作的日前优化模型并进行求解;引入合作博弈Shapley值法,根据各参与者对合作联盟运营的贡献度,进行成本分摊。结果表明,合作运营机制下,联盟整体和个体的运营成本及碳排放量均大幅降低。     

考虑变频空调负荷聚合调节的电网规划问题研究

在对变频空调负荷特性的研究基础上,建立变频空调负荷模型;在满足用户舒适度要求并约定用户补偿方案的情况下,确定以较低频率持续运行并固定操作时长的变频空调控制方法,并以此为基础设计一种直接易行的聚合控制算法,同时根据空调调控顺序的不同,分别达到充分利用负荷削减潜力或经济性最优两种目标;建立计入需求响应激励费用的电网规划模型进行优化求解,利用算例证明聚合控制方法和规划方案的有效性。     

考虑空调负荷需求响应的负荷恢复量削减方法

温控负荷的冷负荷启动特性导致停电后负荷量增加,使其可能超过系统的最大可恢复负荷量。为保证负荷恢复的顺利进行,以空调负荷作为温控负荷的代表,提出一种考虑需求响应的负荷恢复量削减方法。首先,建立了计及停电时间的空调负荷聚合功率估计模型,快速计算停电后的空调负荷聚合功率;然后,综合考虑暂态安全约束以及系统可提供的恢复功率,确定变电站单次最大可恢复负荷量;最后,基于空调负荷群聚合功率估计模型和变电站单次可恢复负荷量限值,利用需求响应技术削减负荷恢复量,保证单次负荷恢复量在限值之内。仿真结果表明,所提方法在不同场景下能够通过需求响应技术实现空调负荷恢复量削减,保证系统的可靠恢复。     

聚合空调负荷的温度调节方法改进及控制策略

空调负荷作为温控负荷的一种,具有能量转化及储存特性,该特性使空调成为最具需求响应潜力的负荷。通过对空调负荷的合理控制,可在不影响或少影响用户舒适度的前提下,使用较低成本达到降低峰荷,缓解供需矛盾。为此,针对参数相同或相近的空调集群,利用等效热参数模型分析传统温度调节方法造成聚合负荷波动的机理,提出一种改进的温度调节方法,该方法对空调集群中的单独个体进行设定温度上、下限的分离控制,有效克服传统温度调节方法造成聚合负荷波动的现象。同时设计了基于上述调节方法的调度决策模型。通过算例分析增/减负荷方案限制、聚合小组数目限制、调度决策目标大小对调度结果的影响,证明调度决策模型的可行性,为空调负荷参与系统运行提供方法支持。     

碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行

综合能源系统是实现“双碳”目标的有效途径,为进一步挖掘其需求侧可调节潜力对碳减排的作用,提出了一种碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行模型。首先,根据负荷响应特性将需求响应分为价格型和替代型2类,分别建立了基于价格弹性矩阵的价格型需求响应模型,及考虑用能侧电能和热能相互转换的替代型需求响应模型;其次,采用基准线法为系统无偿分配碳排放配额,并考虑燃气轮机和燃气锅炉的实际碳排放量,构建一种面向综合能源系统的碳交易机制;最后,以购能成本、碳交易成本及运维成本之和最小为目标函数,建立综合能源系统低碳优化运行模型,并通过4类典型场景对所提模型的有效性进行了验证。通过对需求响应灵敏度、燃气轮机热分配比例和不同碳交易价格下系统的运行状态分析发现,合理分配价格型和替代型需求响应及燃气轮机产热比例有利于提高系统运行经济性,制定合理的碳交易价格可以实现系统经济性和低碳性协同。     

考虑柔性负荷的微电网低碳经济调度研究

为了降低微电网系统运行过程中产生的碳排放,提出了一种碳交易机制下考虑柔性负荷的微电网低碳经济调度模型。在介绍柔性负荷优化负荷曲线作用的基础上,在系统调度的目标函数中引入碳交易成本,考虑系统中各单元的约束条件,构建了包括可控发电机组、新能源发电机组以及柔性负荷的调度模型,通过仿真对比了不同场景下的调度结果,分析了柔性负荷以及碳交易机制在低碳经济调度中的作用。     

考虑异质性的定频空调负荷聚合建模及功率跟踪策略

为便于建立空调负荷聚合模型,目前研究往往假设空调个体参数一致,忽略了空调受控群内部参数差异较大的实际情况,亦未计及空调最小停运时间与整数设定温度的影响,因此该文考虑空调负荷的异质性,提出一种改进型聚合建模方法。该方法根据空调额定制冷量分组,并通过模糊C-均值聚类算法提高受控群电功率的模拟精度。引入最小停运时间以及设定温度的整数约束,使仿真结果更接近实际定频空调运行工况。同时,在实际运算中采用坐标格式存储稀疏矩阵,提高运算速度和模型的实用性。基于该改进型聚合模型,进一步提出一种功率跟踪策略,该策略计算各聚类群每一时刻的需求响应能力,通过求解0—1整数规划问题实现调控对象最优组合。仿真算例验证所提策略对目标功率跟踪的良好效果。     

基于负荷聚合商业务的空调服务运作模式及控制策略

空调作为一种可调的柔性负荷,占尖峰负荷比重逐年增大。通过合理的调控引导空调用户参与需求响应,能有效发挥该响应资源的可调潜力与商品价值。为此,提出了一种基于负荷聚合商业务的空调服务运作模式,为用户提供合理的需求响应服务。运作模式包含了服务控制策略以及定价赔偿机制两部分。在分挡方案基础上,服务控制策略充分考虑用户舒适度需求,设置服务状态Ⅰ(选挡)和服务状态Ⅱ(变挡),以实现分挡模式下对空调可调潜力的充分挖掘;同时,在定价赔偿过程中,定义服务的"失负荷"违约事件,并制定指标量化其商品功能,以计入服务的商品属性和用户舒适度差异性,实现与用户的效益分享。最后通过算例对控制策略及效益分享机制进行应用分析,验证了运作模式的可行性与合理性。     

考虑多重因素的空调负荷聚合响应潜力评估及控制策略研究

空调负荷已成为电力系统重要的需求响应资源,但由于其类型差异性、接入分散性,造成调度中心难以直接获取其聚合功率并开展调度控制,限制了响应潜力发挥。对此,提出考虑空调负荷聚合响应潜力多类型资源协同调度与精准控制相结合的双层调控框架。在日前调度层,基于近似聚合模型获取空调负荷聚合功率,考虑用户热舒适度、意愿度及可控度等多重因素,建立空调负荷聚合响应潜力评估模型,获取其聚合响应潜力,并结合基础柔性负荷响应特性建立联合调度模型,充分挖掘负荷侧多类型资源参与系统调节的潜力;在日内控制层,针对执行降负荷调温控制策略中空调群组功率跌落现象,为引导其有序参与电网需求响应,建立变状态数的状态队列模型,并引入准备时间对参数异质空调集群进行分组控制,使空调负荷跟随调度计划,提升控制精度,缓解功率跌落对系统运行产生的影响。最后,通过某简化配网系统进行仿真分析,结果表明:所提双层调控框架在调度层可深度挖掘并引导利用空调负荷响应潜力,在控制层实现精准控制并削弱功率跌落负面影响,工程应用价值显著。     

兼顾降负荷和反弹抑制的负荷聚合商下空调集群调控策略

负荷聚合商下的空调负荷是一种削峰潜力大的需求响应资源,但在短时削峰后,用户的设定温度调回行为会造成较大的负荷值和负荷反弹。为解决该问题,对负荷聚合商下的空调集群提出了3个负荷反弹指标,即空调集群室内温度均值、方差以及空调开启台数。这3个指标将用于制定兼顾降负荷和反弹抑制的聚合商空调集群调控策略,其中包含需求响应策略和设定温度调回策略。需求响应策略可在抑制空调集群负荷反弹的同时充分发挥其降负荷潜力;设定温度调回策略可在抑制空调集群室内温度调回后负荷反弹的同时,最小化空调集群进行设定温度调回的功率。本文策略弥补了当前空调调控策略研究的不足。     

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。     

考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置

针对低碳背景下并网型微电网的优化配置问题,提出了一种考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置方法。通过在规划模型中引入阶梯碳交易机制,降低微电网的碳排放;以可再生能源发电功率与负荷功率的差值绝对值之和最小为目标,利用负荷需求响应引导用户改变用能策略,促进可再生能源消纳,减少储能配置容量,进一步降低微电网的碳排放和经济成本;建立包含风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、电解槽、储氢罐、燃料电池的并网型微电网的双层优化配置模型,上层模型以微电网等年值综合成本最小为优化目标,下层模型以微电网年运行成本和年碳交易成本之和最小为优化目标;采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法对双层优化配置模型进行求解。算例结果验证了所建模型的合理性和有效性,能够为含氢储能的并网型微电网的容量配置提供参考。     

考虑双重需求响应及阶梯型碳交易的综合能源系统双时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

安全稳定、低碳清洁是全球能源发展的主流方向,如何充分发挥需求侧资源响应潜力以及降低系统源、荷不确定因素对实现能源可持续发展具有重要意义。为此,提出了一种考虑双重需求响应和阶梯型碳交易机制的综合能源系统(IES)双时间尺度优化调度策略。针对电、热、气负荷的可调度特性和不同时间尺度下的响应差异性,提出了双重激励的综合需求响应(IDR)模型。为实现IES低碳经济运行,建立了基于日前价格型IDR策略和阶梯型碳交易机制的IES日前低碳优化调度模型。考虑日前源、荷预测误差对IES调度的影响,基于模型预测控制和日内激励型IDR策略,建立了以购能成本、各设备出力调整成本和阶梯型激励补贴成本之和最小为目标的日内滚动优化调度模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型能有效兼顾系统经济性和环保性,同时提高了系统平抑源、荷功率波动的能力。     

集群空调负荷提供微电网调频备用研究

微电网中空调负荷所占比例逐年增长,集群空调负荷提供备用容量潜力巨大。为准确描述集群空调负荷功率需求特性,根据空调负荷工作过程热交换平衡原理建立基于一阶物理模型的集群负荷模型。考虑负荷响应特性,提出集群负荷目标温度设定值与系统频率线性响应关系的负荷调频模型,通过调整集群负荷目标温度提供调频备用,降低对用户舒适度影响。仿真结果表明,集群负荷参与微电网调频具有可行性和实用性,为负荷侧参与微网运行控制提供基础。     

考虑碳交易收益和网损成本的发电权交易优化模型EI北大核心CSCD

随着“双碳”目标的提出,亟需完成电源结构调整和降耗减排的任务。提出一种考虑碳交易收益和网损成本的含新能源系统发电权交易优化模型,以推动各类发电厂商积极参与发电权交易。采用发电权日内多边协商交易模式,在降低交易偏差的同时提升交易效率并扩大规模;融合碳交易机制,构建风火、光火和火火多种发电权交易结构,充分挖掘各机组的减排潜力;基于功率分量理论计算交易前、后网损成本的变化,为网损费用的控制和结算问题的解决提供参考;以多边协商交易后综合收益最优为目标函数,考虑出力特性、系统安全等约束条件,建立日内发电权交易电量优化模型。改进的IEEE39节点系统仿真结果验证了所提模型的有效性。     

阶梯式碳交易下考虑源荷不确定性的储能优化配置

双碳愿景下,维持高比例新能源电力系统的稳定性和灵活性,配置储能是关键。建立了考虑阶梯式碳交易和分时电价的储能鲁棒模型。在模型中考虑了源荷双侧的不确定性影响,利用时间平滑约束和空间集群约束来缩小源荷不确定性集边界,降低模型的保守性。通过拉格朗日推理把不确定性约束转换为确定性约束,并用改进的麻雀算法对模型进行求解。算例表明,时空耦合效应下系统经济性将得到显著提升,决策者可通过选择不确定性的置信概率来平衡系统经济性与鲁棒性。针对不同灵活性改造阶段提出了不同的储能规划方案,指出区域内火电存量低于43%时,系统开始具有碳收益。     

考虑供需双侧响应和碳交易的氢能综合能源系统鲁棒调度

双碳”背景下,为促进可再生能源消纳,约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性,构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统,并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先,采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后,通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型,并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。     

考虑综合需求响应与“双碳”机制的综合能源系统优化运行

针对我国经济社会发展所面临的高耗能、高污染问题,综合能源系统(integrated energy system, IES)为解决能源效率和环境污染等问题提供了新的途径。同时,灵活协调系统内各设备出力是实现系统低碳经济运行的关键前提。为进一步挖掘IES在经济运行与低碳环保方面的调度潜力,提出一种IES低碳经济调度模型。首先,建立一个包含光伏、风电、燃气机组、多种储能、碳捕集与电转气等设备的IES模型,并结合电、气、热负荷能源转换间耦合关系与柔性特征,构建综合需求响应模型。其次,考虑IES加入碳交易市场,引入阶梯式碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约。最后,以包含购能成本、碳排放相关成本以及需求响应补偿成本的系统综合运行成本最低为优化目标,采用CPLEX软件对模型求解。采用CPLEX软件对多种运行场景仿真求解,结果表明：所提出模型可有效降低系统运行成本与碳污染排放量。     

考虑碳捕集与综合需求响应互补的综合能源系统优化调度

能源产业是当前碳排放的主要来源,实现“双碳”目标亟需能源产业提高碳减排力度。基于此背景,提出一种阶梯型碳交易机制下源荷低碳互补的综合能源系统优化调度方法。分析源侧碳捕集与负荷侧综合需求响应的低碳互补机理;引入阶梯型碳交易机制,以综合能源系统运行总成本最小为目标建立源荷低碳互补的优化调度模型;求解模型时,为应对风力发电的不确定性,采用序列运算理论将风电的概率分布离散化,将机会约束转化为确定性约束。通过算例分析验证了所提调度模型在不同碳交易机制下都能优化电热负荷曲线,提高风电消纳水平和减少碳排放量,并且该模型在阶梯型碳交易机制下具有更好的低碳经济性。     

计及多重需求响应的电-热-氢综合能源系统多时间尺度低碳运行

在双碳背景下,针对综合能源系统(integrated energy system, IES)中需求侧资源响应能力差异性以及不同能源管理时间尺度差异性,提出了一种计及多重需求响应的电-热-氢IES多时间尺度低碳调度策略。首先,考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性不同,建立了日前-日内多重综合需求响应模型。其次,为减少源、荷预测误差对系统运行的影响,构建了IES多时间尺度低碳调度模型。其中,日前低碳调度以购能成本、阶梯型碳交易成本和运维成本之和最低为目标,制定一天24小时出力计划;日内调度则考虑到电-热能在不同时间尺度下的响应差异性,建立了双时间尺度的滚动优化调度模型,平抑功率波动。算例仿真结果表明,所提策略能够充分发挥需求侧资源的响应能力,通过协调各设备出力和需求响应资源来平抑系统功率波动,实现IES低碳、经济和稳定运行。