市场环境下考虑各利益主体博弈的分布式电源双层规划方法

市场环境下,随着分布式电源(DG)的广泛接入,DG运营商成为配电网中新增的利益主体。当DG运营商在进行DG规划时,如何根据配电公司可能的投资行为采取最优的决策方案是目前亟须解决的重要问题。针对该问题,提出了一个考虑DG运营商和配电公司不同利益需求的双层规划模型,该模型的上层为DG运营商的DG选址定容规划,下层是对配电公司无功电容器选址定容规划和购电策略制定的预测,并研究了DG规划与无功电容器规划之间的相互关系。此外,文中还提出了主动管理费用(AMF)的概念,并分析了其对DG和无功电容器的规划结果以及各个利益主体的目标所产生的影响。通过Levy飞行杜鹃搜索(LFCS)算法对上述模型进行求解计算,算例分析结果表明所述模型可以反映双方的利益博弈关系,合理制定AMF可以促进DG的消纳。     

计及配网停电损失的DG双层规划方法

分布式电源发电商与配电网公司利益共赢是促进能源战略落地的重要保障.文中提出了一种计及配电网停电损失的分布式电源双层规划方法.上层模型以DG发电商收益最大化为目标,基于网损灵敏度方法确定DG候选安装位置,对DG的选址和定容进行优化;下层模型以配电网公司净收益最大化为目标,通过孤岛划分方法动态优化分段开关安装位置,减少配电...     

市场环境下计及多主体收益的分布式电源优化配置和定价决策方法

伴随着市场化的进程,分布式电源(distributed generation,DG)业主和配网运营商将分化为2个不同的利益主体,这使得DG优化配置问题由传统的优化问题向多主体博弈问题转变。而在电价管制逐渐放开的背景下,价格和利益信号将成为引导博弈双方优化决策的主要途径。将市场环境下DG业主和配电网运营商的博弈问题整合为一个双层规划问题,将下层问题中的二阶变量线性化之后,利用强对偶原理将双层规划问题整合为一个单层混合整数非线性优化问题(mixed integer non-linear programming,MINLP),并运用改进PSO算法进行求解,得到系统的合同电价和分布式电源选址情况。算例表明,相较于现行的标杆电价,所建模型优化得到的系统合同电价能够同时提升DG业主和配电网运营商的经济效益;同时,市场化的定价能够有效引导分布式电源的规划配置和系统的购电和运行,获得较之当前更优的决策方案和综合效益。     

基于主从博弈的配电网源网协调扩展规划

由社会资本投资的大量分布式电源(Distribution Generation, DG)接入配电网势必对配电网稳定与经济运行带来诸多挑战。为了对DG进行合理规划,以我国电力改革的实际情况为背景,从配电公司(Distribution System Company,DISCO)和分布式电源运营商(Distributed Generation Owners,DGOs)的利益角度出发,构建基于主从博弈的DISCO配电网扩展规划的双层优化模型。上层决策以DISCO的成本最小化为目标,综合考虑各年配电网运行约束和DG渗透率约束;而下层决策则由多个DGO的子优化问题组成,以各DGO的收益最大作为优化目标,计及各年并网容量约束。然后,采用粒子群算法求解该双层优化模型,得到以年为单位的最有配电网扩展规划方案。最后,基于IEEE-33节点系统进行仿真实验,验证了所提模型的有效性与先进性。     

有源配电网分布式电源与智能软开关三层协调规划模型

当前配电系统调节能力的欠缺严重限制了高比例可再生分布式电源(DG)的广泛并网。在以智能软开关(SOP)为代表的电力电子装置接入系统的趋势下,考虑系统规划与运行优化相结合,协调DG运营商与配电公司的利益需求,提出一种有源配电网DG与SOP三层协调规划模型。上层以DG运营商单位容量收益最大化为目标进行DG规划,中层以配电公司年综合成本最小化为目标进行SOP规划,下层以场景内运行成本最小化为目标优化系统运行状态,决策DG消纳量返回上层与中层模型。采用场景分析法解决DG与负荷的随机性问题,基于并行遗传算法和锥规划的混合算法求解模型。最后以IEEE 33节点系统为例,与仅规划DG,DG和SOP先后规划的情况对比,结果表明兼顾系统运行优化的DG与SOP协调规划有利于满足不同主体的利益需求,提高规划方案可行性。     

考虑需求响应的增量配电网分布式电源优化配置

为促进配电网发展和提高配电运营效率,我国新电改方案允许放开增量配电投资业务,因而会出现公用配网之外的增量配电网。增量配电网作为独立运营商,其运营模式、资源配置和投资决策与公用配电网具有不同特点。基于此,提出一种计及需求响应DR(demand-side response)的增量配电网分布式电源DG(distributed generation)规划-运行双层机会约束优化配置方法。下层运行模型以增量配电网负荷曲线最优为目标,决策增量配电网峰谷平各时段向负荷售电电价;上层规划模型以下层运行优化为基础,考虑增量配电网全寿命周期净收益最大从而决定DG的安装位置与容量。针对DG与负荷出力的概率分布、DR侧负荷的时序性,利用中值拉丁超立方抽样技术对各时段内服从特定概率分布的DG与负荷进行处理,形成24个时段内DG与负荷的初始时序样本和DR侧负荷变化量的时序样本,并采用随机模拟嵌套精英保留策略遗传算法对上述模型进行求解。IEEE 33节点系统的仿真结果验证了该方法的合理性与有效性。     

基于主从博弈的主动配电网分布式电源与独立储能协同规划方法

为进行电力市场改革背景下的分布式电源(DG)与独立储能的合理规划,以分布式电源运营商(DGO)和独立储能运营商(IESO)为投资主体,分别对配电网中DG和独立储能的安装容量进行决策,以DGO为主导者、IESO为跟从者构建主从博弈双层规划模型。针对独立储能制定了消纳新能源出力与电池余量套利相结合的运行策略,并引入交易电价,使DGO利用弃风弃光部分与IESO开展交易。采用标准粒子群算法与数学优化方法相结合的方式求解模型,通过IEEE 33节点配电系统仿真分析表明,所提出的规划方法可有效提高规划的经济性,有利于储能的市场化发展,同时可提高DG渗透率,减小弃风弃光率。     

主动配电网中分布式电源优化配置

主动配电网规划将主动管理模式与配电网规划、控制及运行相结合,在分布式电源优化配置阶段,充分考虑通过主动管理控制配电网运行。首先建立双层分布式电源规划模型,上层规划以主动配电网运营商年收益最大为目标,下层规划通过主动管理使分布式电源有功出力切除量最小;然后,为计及负荷及分布式电源出力的时序特性,分析了不同类型负荷及分布式电源在典型场景下的日曲线,并且引入分时电价机制来反映主动配电网需求侧特性;再采利用改进粒子群算法求解上层规划模型,采用原对偶内点法对下层规划模型求解;最后以IEEE-33节点配电网作为算例,验证了所提模型的合理性和算法的有效性。     

柔性配电网中考虑SOP优化的分布式电源双层规划

在分布式电源DG(distributed generation)广泛并网的背景下,配电网柔性互联技术成为解决源端强波动性与不确定性的重要发展趋势。以风电为研究对象,首次提出了含智能软开关SOP(soft open point)的柔性配电网中考虑网侧运行调节的DG双层协调规划方法。首先,分析了柔性配电网中SOP的组网模型及控制模式;其次,建立了源侧DG规划与网侧SOP运行联合优化、交替迭代的双层模型,上层以DG运营商收益最大为目标确定DG规划方案,下层以网络运行性能最优为目标实现网络的调节优化;提出改进帝国主义竞争算法及锥规划混合算法进行求解;最后,基于改进的33节点柔性网络,证明了所提双层模型及求解方法的有效性。     

计及多利益主体的配电侧动态定价与市场出清策略

随着电力市场建设的不断完善,由多个虚拟电厂介入的配电侧市场运营机制日趋复杂。研究了计及多利益主体的配电侧市场交易策略,进而构建了一种用于动态定价和市场出清的双层优化模型。上层以最小化配电系统运营商成本为目标,计及潮流和运行安全约束;下层以最大化虚拟电厂收益为目标,求解经济调度模型。在此基础上,利用线性化技术和互补原理将下层问题转化为均衡约束,进而基于强对偶理论将原始非线性双层优化模型转化为单层的混合整数线性规划模型进行求解。算例仿真验证了本文所建立模型的有效性。     

电力市场日前交易计划的分布式协同算法

将电力市场中各交易中心的计算机系统看做一个分布式计算平台,提出了一种基于分布式协同计算的电力市场日前交易计划算法。介绍了电力市场日前交易计划计算的数学模型及求解该模型的分布式协同算法：先由基层交易中心完成区域内交易预计划;然后上级交易中心协调各基层交易中心通过迭代计算完成区域间交易计划,在交易计算的同时完成全系统的电网安全校核;最后由基层交易中心在区域间交易计划的基础上形成最终的区域内交易计划。该算法兼顾了交易优化计算与安全校核计算,仿真算例结果表明这种分布式协同算法是有效的。     

一种售电公司经济调度双层优化方法

为解决大型售电公司应对新能源接入和需求侧波动带来的随机性风险问题,文章提出了一种基于随机规划的双层优化模型:上层子问题以出清电价和出清电量为决策变量,模拟了市场电能与备用辅助服务的联合出清过程;下层子问题以售电公司的最优购电成本为目标,模拟了售电公司的经济调度行为。模型的求解过程中,通过机会约束规划将模型转换为确定性模型,再由CPLEX求解器分别求解上下层子模型,并通过上下层的迭代求得均衡解。最后,建立了不计及售电公司决策影响的两阶段模型作为对比模型,通过算例分析,验证了该模型可有效反映售电公司决策行为对出清过程的影响,并阐明了不同置信水平对售电公司决策的影响。     

一种售电公司经济调度双层优化方法

为解决大型售电公司应对新能源接入和需求侧波动带来的随机性风险问题,文章提出了一种基于随机规划的双层优化模型:上层子问题以出清电价和出清电量为决策变量,模拟了市场电能与备用辅助服务的联合出清过程;下层子问题以售电公司的最优购电成本为目标,模拟了售电公司的经济调度行为。模型的求解过程中,通过机会约束规划将模型转换为确定性模型,再由CPLEX求解器分别求解上下层子模型,并通过上下层的迭代求得均衡解。最后,建立了不计及售电公司决策影响的两阶段模型作为对比模型,通过算例分析,验证了该模型可有效反映售电公司决策行为对出清过程的影响,并阐明了不同置信水平对售电公司决策的影响。     

用户自备分布式发电与供电商的博弈

随着越来越多的用户选择自给自足的分布式供能方式,电力市场条件下用户自备分布式发电(DG)与供电商的经济冲突成为亟待研究的问题.基于此,文中重点分析了仅考虑用户利益的DG规划对DG的推广发展所产生的负面影响,建立了以双方年效益为效用函数的博弈模型,并结合联营电力市场中电价理论给出以市场出清电价为核心的利益分配模式,用以解决双方的冲突.为证明该模式的有效性,根据1999年加州电力市场电价数据,给出规划某商业用户自备DG的博弈过程及结果.从结果看,在该利益分配模式下,可以实现用户DG、供电商、社会三方共赢.     

A novel optimal distribution system planning framework implementing distributed generation in a deregulated electricity market

This paper introduces a new framework included mathematical model and a new software package interfacing two powerful softwares (MATLAB and GAMS) for obtaining the optimal distributed generation (DG) capacity sizing and sitting investments with capability to simulate large distribution system planning. The proposed optimization model allows minimizing total system planning costs for DG investment, DG operation and maintenance, purchase of power by the distribution companies (DISCOs) from transmission companies (TRANSCOs) and system power losses. The proposed model provides not only the DG size and site but also the new market price as well. Three different cases depending on system conditions and three different scenarios depending on different planning alternatives and electrical market structures, have been considered. They have allowed validating the economical and electrical benefits of introducing DG by solving the distribution system planning problem and by improving power quality of distribution system. DG installation increases the feeders’ lifetime by reducing their loading and adds the benefit of using the existing distribution system for further load growth without the need for feeders upgrading. More, by investing in DG, the DISCO can minimize its total planning cost and reduce its customers’ bills.     

基于不确定二层规划模型的主动配电网故障恢复方法

针对含分布式风力和光伏发电并网的主动配电网故障恢复问题,采用不确定二层规划理论建立计及新能源出力不确定性的主动配电网故障恢复模型。所建立的模型以开关状态改变为上层控制变量,以置信度形式的故障恢复综合满意度指标为上层决策者的目标。以故障恢复后的配电网能量调度方案为下层决策变量,以置信度形式的主动配电网综合运行成本为下层决策者的目标。基于博弈论方法并采取混沌粒子群算法分别设计上层优化和下层优化的求解过程,得到配电网故障恢复方案。最后通过一个算例验证了该方法的正确性和有效性。     

考虑内部多地区间交互协作的复杂省级电力市场交易优化决策

为实现电力市场大范围资源优化配置,提出了一种考虑内部多地区间交互协作的省级电力市场交易优化决策方法。首先介绍了市场交易架构和机制,同时以全省社会福利和跨地区交易电量最大化为出清目标,其中社会福利计及了线路的输配电成本。然后,优化决策中考虑了全省各地区内部的电网安全约束、供热机组运行约束和交易决策约束等多约束条件,并对地区间电力联络线的运行约束进行了建模。最后,以京津唐实际电网为例,验证了所构建模型的有效性。     

Market Clearing and Settlement Using Participant Based Distributed Slack Optimal Power Flow Model for a Double Sided Electricity Auction Market –Part I

AC and DC OPF models are widely used in the industry for market clearing and settlement of primary electricity market. Research works available in literature have used locational marginal price to price electricity. But this research work by using Participant Based Distributed Slack Power Flow and a unique delivery/withdrawal point for energy called “Market Center” provides a new framework for pricing the electricity. Using the Participant Based Distributed Slack Power Flow Model a Participant based Distributed Slack Non Linear Optimal Power Flow model for market clearing and settlement of primary transaction in a double sided electricity auction market is proposed in Part 1 of this paper. Part II of this paper proposes an equivalent lumped linear model for faster convergence. The optimal solution gives the optimal schedules of the individual participants. The formulae to decompose the amount payable to GENCO participant and marginal price to be received from the DISCO participant into its components are also derived which is different from all available techniques in literature which calculate bus wise nodal prices. The proposed model is tested on Radial Five bus system and PJM system for market clearing and settlement of primary electricity market.