多主体梯级水电参与日前市场的联盟竞价策略与收益分配

中国河流流域梯级水电众多，且存在同一流域上下游电站所属发电集团不同的情况。由于梯级上下游电站间的耦合关系复杂，当多主体梯级水电分别参与日前市场竞价时，可能会使上下游出清结果不匹配，导致水电收益降低、弃水增加。通过联盟竞价，联盟体充分考虑上下游电站的水力耦合关系，提交相匹配的投标决策，能够提高梯级水电参与日前市场的收益，减少弃水流量。为此，文中提出了梯级联盟投标策略优化模型，将梯级联盟最优投标和日前市场优化出清分别作为模型的上、下层，再利用KKT（karush-kuhn-tucker）条件和对偶理论将双层模型化为单层混合整数线性规划模型；采用沙普利值（shapley value）方法对多主体梯级水电的联盟竞价收益进行分配；通过算例仿真验证了该模型的有效性和合理性。     

电力市场环境下储能电站和光伏电站合作博弈模型

与传统电力市场主体不同,储能电站既可以参与发电侧,也可以参与用户侧,进而获取利益。文章以发电商、售电公司、用户、储能电站和光伏电站为市场主体,建立电力市场博弈模型;以储能电站在某一时段的运行方式和报价作为博弈策略,计及储能电站必要的运行约束条件,建立储能电站运行模型;基于招标电价制建立光伏电站运行模型。考虑储能电站与光伏电站进行合作博弈,以最大化联盟收益为剩余博弈支付,以联盟内部交换功率和交易电价为协议,基于Shapley值对合作博弈剩余进行分配,通过分析得到模型的Nash均衡。文章通过算例验证了所提出方法的正确性和有效性,所建立的模型适用于储能电站与光伏电站进行合作博弈参与电力市场的情景。     

计及储能效益的综合能源系统利益分配机制研究

合理的利益分配机制能保障储能收益,激发储能参与辅助服务的动力,提升新能源消纳率。以综合能源系统参与主体为研究对象,以传统Shapley值法分配策略为基础,引入风险分摊、投入程度、协作优化、环境污染4类主体价值标签,构建云重心法修正的Shapely值法利益分配模型,量化联盟主体的贡献和价值并分配利益。算例分析表明,所提模型可实现各主体对综合能源系统的综合贡献水平与利益分配的精准匹配,提升投资者投资储能的积极性。     

基于双层合作博弈的虚拟电厂滚动优化调度研究

为了应对当下高比例可再生能源和大规模电动汽车的接入给虚拟电厂双侧运行带来的挑战,提出了一种改进的Shapley值分配方法用于解决联盟收益分配问题。以虚拟电厂为中介,分别构建了以联盟收益最大化为目标的“需”侧用户-虚拟电厂联盟和“供”侧虚拟电厂-主动配电网联盟,再将双侧的合作博弈模型联系起来,构成基于双层合作博弈的虚拟电厂滚动优化调度模型。利用改进的Shapley值进行联盟收益再分配,从而达到用户、虚拟电厂和主动配电网三方主体收益的最大化,最后进行实验验证。结果表明：该模型使三方主体收益相较于未合作博弈和任一单层合作博弈分别提高了15.64%,6.95%和6.949%,提高了系统运行的经济性。     

基于多时空尺度辅助服务的多类能源协同运营优化机制研究

在可再生能源参与电力现货市场交易的环境下,考虑可再生能源发电波动性、系统节点电压稳定性以及实时负荷需求的影响,构建含有可再生能源的多类能源联盟体运营模式,模拟光伏、风电能源分别接入不同节点系统,以及选择系统典型的日负荷需求曲线(峰谷差率分别取55.68%、37.03%)设计不同的运行场景;并基于联盟体中各主体的均衡收益、收益均衡离散性评价、发电功率优化分配以及系统总收益构建多时空尺度辅助服务优化运营模型。研究表明:1)多类能源联盟体模式可有效减少可再生能源波动性对系统稳定性的影响,促进联盟体多个时段总体运营收益明显改善,充分挖掘系统辅助服务的市场价值;2)以满足负荷实时需求的多时空尺度辅助服务组合策略,可实现对于各主体多时段的出力优化以及市场投标报价决策的支持,以提升联盟体的市场竞争力;3)揭示了联盟体多时空尺度辅助服务总收益、各主体的均衡收益与负荷实时变化的关联规律和机理,为完善联盟体模式参与电力实时市场交易理论提供了实证数据支撑。     

光伏微电网的多主体合作运营模式及效益分配

摘要： 新电改方案允许拥有分布式电源的用户或微电网系统参与电力交易,有利于微电网经济效益的提高。该研究针对由多方经济主体构成的微电网,包括光伏运营商、储能运营商和用户等,分析了电力市场环境下光伏微电网内各主体的市场交易模式,分析形成联盟的动力,提出各经济主体之间合作博弈的模型。光伏微电网以最大化联盟收益为目标采用分时调度模型,对各主体的运行状态进行实时决策,并采用Shapley值法根据各个主体的贡献度对收益进行了分配。可见,合作模式下光伏运营商、储能运营商和用户均提高了经济效益,各方的效益相互间达到平衡,计算复杂度低,有利于促进光伏微电网规模化发展。     

考虑收益风险的梯级水电站群中长期合约电量最优组合模型

针对梯级水电站群参与不同时间尺度的合约电量交易时天然来水和交易电价的不确定性因素导致不同市场份额难以确定、水资源利用不充分及不同时间尺度电量分配不合理导致收益存在较大风险问题，提出了考虑收益风险的梯级水电站群中长期合约电量最优组合模型，该模型采用给定置信度下整个梯级发电收益风险最小为目标，其求解首先由多年来水数据生成随机月尺度来水过程，然后根据梯级水电站占市场比重不同模拟出三种电价函数，采用逐步优化和逐次逼近混合算法对电站出力和合约电量组合循环迭代求解。最后以西南地区某流域梯级水电站为例进行验证。结果表明，所提出的优化调度模型能够合理制定年度和月度双边合约电量申报策略，有效降低收益风险，为梯级水电站群参与不同时间尺度的双边交易市场提供可靠依据。     

基于合作博弈的区域电力市场中消纳弃风激励机制研究

随着我国风电装机容量的快速增长,风电弃风现象也日趋严重,其主要原因是电网调峰能力严重不足。针对调峰能力有限的区域电网,研究了如何协调风电和火电的利益关系,如何调动火电机组潜在的调峰能力问题。通过引入风火合作博弈的思想,在考虑风电和火电企业利益最大化的原则下,比较了风火联合参与市场交易和独立参与市场交易下,发电企业所获得的利益大小。结果表明,风火联合运营更能增加发电企业整体收益;通过引入火电避让积极性、风电上网积极性、降低成本的积极性和单位价值贡献率等因素,建立了风火企业共生模型,对增加的收益的分配问题给出了最优解,为促进风电和火电积极参与合作和联合市场交易模式提供了理论基础。     

不同资本主体梯级水电参与日前市场的出清方法

当不同资本主体梯级水电站参与日前市场时,由于梯级水电中下游电站受限于径流变化和水库调节能力的特征,无法明确自身的可发电量,面临中标电量与实发电量不匹配的问题,导致出现"弃水"或"欠发"。为此,提出了梯级水电站上下游电站单独化市场竞标的三类出清方法,即二次出清、下游电站可发电量全额收购及电量转移三类方法。算例仿真结果表明,这三种方法均有利于优化出清模型,保证流域水电站水电与水资源的正常管理,减少"弃水"和"欠发",为不同资本主体梯级水电站的市场化运营奠定基础。     

电力市场环境下风-水电联合优化运行策略研究

为了促进风电场在电力市场环境下的发展,提出了一种风-水电站联合参与电力市场优化运行的策略。该策略综合考虑了从日前能量市场及调节备用容量市场中取得的收益,以期望收益最大化为目标,加入了水电站运行的限制,建立了含全天24个时段的混合整数规划模型,通过求解模型得出了各市场中的最优能量及容量申报,并基于实际的水电站与风电场参数进行了算例仿真。测试结果表明,水电站与风电场联合运行可降低风电出力的随机性对收益的负面影响,经济效益明显;风电出力的波动、能量不平衡的惩罚系数等因素都会对结果造成影响。     

兼顾公平性的多能源合作博弈优化调度

针对含高比例可再生能源的电力系统运行经济性和调度公平性问题,提出一种多种能源参与的双层优化调度模型。该模型考虑经济性的同时从两方面体现公平性：上层模型中首先将风电场、光伏电站、抽水蓄能电站和需求响应负荷聚合成虚拟电厂（VPP）,其次,将虚拟电厂作为大电网的一部分参与优化调度,采用基尼系数表征公平性并作为约束条件,以总成本最低为目标函数建立兼顾公平性的多能源经济优化调度模型,最后,将上层VPP的求解结果作为下层优化调度的输入变量;下层模型中基于合作博弈理论建立以VPP内部成员为博弈参与者,以各参与者收益最大为目标函数的合作博弈模型,采用均衡度对比不同联盟组合下各主体的收益分配公平性,对比均分法、按出力分配法及Shapely值法的收益分配均衡度。采用智能优化算法结合CPLEX求解器求解模型,应用实例验证模型的有效性和正确性。     

新型电力系统下综合能源系统的投资决策模型

在新型电力系统下,以清洁能源为主体的综合能源系统成为”双碳”目标实现重点。提出了新型电力系统下综合能源系统的投资决策模型。首先,通过综合能源系统的双层优化配置模型,对综合能源系统中的设备选型定容。其次,构建了综合能源系统投资决策评估指标,并基于改进的Shapley值法对不同主体的收益进行分配。最后,选取某一综合能源系统进行实证分析。结果表明,一方面计及风电、光伏、需求响应的不确定分析,能够降低系统运行的风险,提高收益;另一方面改进的Shapley值法能够充分反映各主体的角色定位,使得收益分配更加科学有效。     

市场交易下电力联合外送多主体利益分配优化

参与主体的利益分配影响着电力联合外送系统运营的可持续性,而外送系统中电力电量的配置结果决定其经济与社会效益水平。在考虑外送系统参与主体的利益诉求下,提出了风光火联合外送两阶段运营优化模型。首先分析不同电源的利益冲突,以厂商发电利润最大构建电量分配模型,并求得均衡发电利润;然后考虑输电的经济和社会效益,以购电成本最小和可再生电力外送最大构建电力分配模型,将均衡利润改成厂商盈利保证约束,通过综合发电层与输电层的利益考量,实现联合外送系统的优化调度;最后,通过算例分析求得电力电量及利润分配结果,并探讨电量分解方式和盈利保证约束的影响及作用,结果显示该模型能在保障参与主体利益分配均衡的情况下促进可再生能源消纳。     

基于改进引力搜索算法的电力市场环境下可再生能源竞标消纳优化

为解决新能源参与电力市场竞标、促进新能源消纳的问题,文章提出了基于改进引力搜索算法的电力市场环境下可再生能源竞标消纳优化模型。建立了风电、光伏机组出力模型,确定了风电光伏不确定出力场景削减。针对可再生能源竞标消纳模型建立了出清电价模型,确定了交易双方利润模型,并针对交易过程中的不确定概率进行了分析。提出了采用改进引力搜索算法联合模式搜索算法对出清电价模型进行求解。最后通过仿真分析,说明了所提方法的有效性。     

基于多阶段鲁棒优化的多站合一能源站市场优化策略

为解决考虑新能源出力不确定性的多站合一能源站参与电力现货市场问题,提出基于多阶段鲁棒优化的市场竞价策略。对多站融合系统中各子系统进行建模,其中包含分布式新能源、计算中心、电动汽车（EV）充电站、储能电站,并刻画了计算中心负荷的弹性和EV的异构性。以最大化最恶劣新能源出力场景下参与市场收益为目标,优化多站合一能源站的联合竞价,并将其转化为多阶段鲁棒优化进行求解。考虑到计算中心与能源站的利益主体不同,提出了基于拉格朗日乘子的成本分摊方法,将总收益在能源站和计算中心之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,采用仿真算例验证了所提模型和算法的有效性。     

流域梯级多业主电站共生机制及其稳定性

针对流域梯级电站优化运营已成为用水竞争、市场策略合作等约束下的大型、动态、高维优化问题,引入生态经济学中的共生理论,分析了梯级多业主电站间的竞合关系,通过Nash均衡博弈求解影响各电站战略选择条件的临界点,并以共生能量有效性和利益分配公平性为主要参数构建流域梯级多业主电站共生联盟稳定性评价计量模型。仿真计算结果表明,梯级多业主电站间形成共生联盟能增加梯级电站发电效益。通过共生联盟四种模式的稳定性量化对比分析可知,梯级电站对称性互惠共生模式稳定性最高。     

风氢耦合系统参与现货市场的竞标策略及优化调度方法

为解决高比例风电市场竞标能力弱、市场消纳困难的问题,提出高比例风电耦合氢储能系统联合参与现货市场竞价的双层Stackelberg博弈模型。首先,研究风氢耦合系统内部能量转换关系,揭示风氢耦合系统的能量“时空平移”机理,在综合考虑风氢耦合系统收益和成本的基础上,建立风电投标和氢储能充放电决策模型;其次,兼顾风氢耦合系统和独立系统运营商的利益诉求,基于Stackelberg博弈建立以火电机组、风氢耦合系统为主体的市场出清模型;最后,针对双层模型求解困难的问题,运用KKT条件和强对偶理论将双层模型转换为易于求解的单层混合整数规划模型。仿真结果表明,所提策略对高比例风电的市场消纳起到了积极作用。     

长江河道采砂管理中采砂收益分配机制研究

为确保禁采区所在地政府积极参与禁采管理,并体现采砂收益的公平分配,研究了采砂收益分配机制。在禁采区参与采砂收益分配的合理性分析的基础上,应用博弈论的方法,建立了禁采区与上级水行政管理部门的收益矩阵,确定了禁采区的分配标准、分配方法及分配资金来源,指出应由省级水行政管理部门主导,按可采区和保留区的采砂量每单位砂石资源提取定额的分配专项资金,对禁采区所在采砂管理部门进行补偿。     

考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度

为分析多个虚拟电厂间协同管理经济效益及低碳效益问题,提出了一种考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度方法。首先,建立混合博弈优化框架,分析电网运营商和虚拟电厂联盟间博弈关系。然后,构建以电网运营商为领导者、虚拟电厂为跟随者的混合博弈优化模型,并基于纳什谈判理论,将虚拟电厂成本最小化等效为联盟效益最大化和合作收益分配2个子问题。最后,将二分法和交替方向乘子法相结合求解混合博弈模型。算例分析表明所提模型能够降低虚拟电厂联盟的总成本及碳排放量,协调联盟间的运行,提升联盟经济性及低碳性,实现了联盟成员合作收益公平分配。     

基于电力市场环境的储能电站运营策略研究

随着我国能源结构转型步伐的加快,储能作为一种新业态在提高电网电能质量、消纳、调频和电力可靠性等方面起着关键性作用。然而,我国电力市场并不完善,如何最大化储能电站的收益是电力市场环境下投资、运营亟需解决的重要问题。本文研究储能电站参与电力市场的优化运行策略。从我国电力市场建设政策方面分析储能参与电力市场的可行性;基于调频服务补偿机制,建立了储能电站参与价格套利服务和调频服务市场的优化模型。通过算例,分析当前分时电价机制下本文提出的组合服务运营策略能够显著提升储能电站的投资经济性,具有较好的应用前景。