参与气电市场的虚拟电厂内部优化随机模型

虚拟电厂总体降低了不确定因素的影响,但若不考虑其内部的随机性,则会使虚拟电厂在参与电力、天然气市场过程中,因其调度方案的保守性,难以获得最高的经济效益。为了充分挖掘虚拟电厂的经济效益,提出了一种气电市场下计及电价和风光不确定性的电-热-气虚拟电厂随机优化调度模型。模型目标函数为虚拟电厂总效益,即售电售热售气收益与电转气成本、碳捕集成本、碳排放权成本和燃料成本之差。引入超分位数方法将含多随机变量的虚拟电厂总效益最优模型转化为其超分位数随机优化模型,为了便于计算进而处理为其离散化计算模型,并利用空间粒子群算法进行求解。算例分析表明：虚拟电厂通过优化售电和售气方案来获得最优效益,在参与气电市场过程中考虑多种随机变量,使得虚拟电厂规避风险后有更多的机会获得更高的经济效益。     

考虑虚拟电厂调度方式的售电公司多时间尺度滚动优化

为了增加售电公司参与电力市场的灵活性和经济性,提高售电公司对分散式资源的利用效率,基于虚拟电厂的聚合管理方式,提出了一种售电公司多时间尺度滚动优化模型。日前阶段以售电公司收益最高为优化目标,融合多场景分析方法,制定售电公司购售电策略及各虚拟电厂日前调度计划。日内阶段考虑更高精度的分布式光伏和负荷预测,以虚拟电厂调度成本最低为目标构建日内优化调度模型。实时阶段以机会约束形式考虑虚拟电厂容量备用,修正虚拟电厂部分单元的出力,并将不确定性单元出力情况向日内阶段反馈校正。算例仿真验证了售电公司采用所提多时间尺度优化模型能够改善运营策略,合理分配资源,实现自身经济效益最大化。     

基于阶梯碳交易的电转气虚拟电厂低碳经济调度

为兼顾虚拟电厂运营过程中的经济性和低碳性,提出一种基于阶梯碳交易的电转气虚拟电厂低碳经济调度模型。首先,将碳交易机制引入虚拟电厂中,构建划分碳排放区间的阶梯型碳交易计算模型;然后,考虑电转气接入后的吸碳特性,提出电转气参与碳市场交易的激励机制,从而完善实际的碳排放模型;接着,综合考虑运行成本、能源成本及碳交易成本,建立适用于虚拟电厂的低碳经济调度模型;最后,通过设置多个调度场景进行分析,验证了本文所提出的碳交易机制在虚拟电厂低碳经济运行方面的有效性。     

考虑虚拟电厂组合策略的售电公司优化调度及购售电决策EI北大核心CSCD

在开放的电力市场环境下,售电竞争愈发激烈。拥有配电网运营权的售电公司,在分散式资源交易准入和调度安全要求下,如何通过虚拟电厂整合多种资源参与电力市场运行,调度所辖配网内的电力资源,提高购售电收益,是售电公司在市场竞争中取得有利地位的关键。基于含虚拟电厂交易组合平台的售电公司运营框架,将虚拟电厂的实时动态组合纳入优化调度中,以售电公司的运营经济性为目标,提出了考虑虚拟电厂动态组合策略的售电公司调度方法。最后通过修改的IEEE33节点配电系统进行了算例分析,结果表明,通过合理组合虚拟电厂和调度分布式能源、可调负荷、虚拟电厂,可以使售电公司在保证所辖配电网安稳运行的同时,整合利用分散式资源参与市场,实现售电公司运行经济效益的最大化。     

售电侧放开环境下含需求响应虚拟电厂的电力市场竞价策略

售电侧市场放开是我国新一轮电力体制改革的重点任务之一。文章考虑售电侧放开对需求侧资源参与电力市场的影响,提出了售电侧放开环境下计及需求响应的虚拟电厂（virtual power plant, VPP）竞价策略,建立了含虚拟电厂的电力市场竞价模型,在对虚拟电厂内部进行优化调度的基础上采用自适应学习方法对竞价模型进行求解,并以社会效益最大化为目标进行市场出清,最后选取算例对竞价策略的有效性进行验证。结论表明,售电侧放开环境下发电商与售电商的经济性有所提高且市场整体的用电需求得到调整,同时售电侧放开有利于需求侧资源参与市场竞争。     

考虑虚拟电厂组合策略的售电公司优化调度及购售电决策

在开放的电力市场环境下,售电竞争愈发激烈。拥有配电网运营权的售电公司,在分散式资源交易准入和调度安全要求下,如何通过虚拟电厂整合多种资源参与电力市场运行,调度所辖配网内的电力资源,提高购售电收益,是售电公司在市场竞争中取得有利地位的关键。基于含虚拟电厂交易组合平台的售电公司运营框架,将虚拟电厂的实时动态组合纳入优化调度中,以售电公司的运营经济性为目标,提出了考虑虚拟电厂动态组合策略的售电公司调度方法。最后通过修改的IEEE33节点配电系统进行了算例分析,结果表明,通过合理组合虚拟电厂和调度分布式能源、可调负荷、虚拟电厂,可以使售电公司在保证所辖配电网安稳运行的同时,整合利用分散式资源参与市场,实现售电公司运行经济效益的最大化。     

气电联合系统的双向优化调度

针对气电联合系统双向互联的发展需求,该文提出了含电转气和燃气轮机热电解耦的双向优化调度模型。在电至气与气至电两个方向,分别建立净效益最大电转气容量配置模型与考虑弃风成本、燃气轮机热电解耦的发电总成本最小模型,运用带权极小模函数和遗传算法对电转气设备净效益与系统发电总成本间的矛盾问题进行求解。研究结果表明,电转气设备能够提高风电消纳能力并产生较高的净效益,热电解耦提高了燃气轮机发电的灵活性,且减小了发电成本。     

计及碳成本的电-气-热-氢综合能源系统经济运行策略

为构建低碳可持续能源系统,推动我国未来能源系统转型,文章聚焦能源系统中低碳与清洁,建立了考虑经济与碳排放的电-气-热-氢综合能源系统日前调度模型。首先,在综合能源系统网络中,考虑负荷不确定性建立了电网潮流模型以及热网、气网的动态潮流模型。在能量转换设备中考虑到氢能的清洁、高效、安全等优点,引入电转氢(power to hydrogen, P2H)设备和氢储能设备。考虑到燃气轮机、燃料电池等余热浪费,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电将剩余热能转化为电能,提高能源利用效率。其次,考虑以系统运行成本和环境成本为目标函数,给出电-气-热-氢的综合能源系统最优运行调度方案。最后针对多种优化运行模式进行仿真分析,结果表明,文章提出的电-气-热-氢综合能源系统优化运行策略能够有效保证运行的经济性和环保性。     

计及需求响应的气电互联虚拟电厂多目标调度优化模型

随着分布式能源渗透率的逐步提高,虚拟电厂技术逐渐成为解决可再生能源规模化发展的关键技术,文章重点研究气电互联虚拟电厂多目标优化问题。首先,文章将风电机组、光伏发电机组、燃气轮机、电转气设备、储气装置等集成为虚拟电厂,同时联动公共网络和天然气网络,负荷侧包括电力负荷、氢气燃料电池汽车负荷、天然气负荷,并在终端负荷引入需求响应技术进行调节。然后,以运行经济效益、削峰填谷效应、二氧化碳排放作为优化目标,结合功率平衡等约束条件,构建气电互联虚拟电厂多目标模型,通过为各目标函数赋权将多目标优化模型转化为单目标模型进行求解。最后,为了验证所建立模型的有效性和可行性,选取了某地区虚拟电厂作为算例进行分析,比较4种情景下运行结果。算例结果表明:1)所提气电互联虚拟电厂多目标优化模型能够实现经济性、稳定性、环保性多方面综合效益最优;2)电转气和需求响应具有协同削峰填谷效应,提高系统运行稳定性; 3)电转气设备增加了清洁能源并网量,减小碳排放量; 4)虚拟电厂与公共网络相连能够实现能量间灵活互动,有利于制定合理购售电策略优化虚拟电厂运行。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

多虚拟电厂参与日前电力市场的鲁棒竞标博弈方法EI北大核心CSCD

针对风电出力的不确定性和多元决策主体间的复杂博弈关系对虚拟电厂(VPP)参与日前电力市场的竞标方案的影响,提出了一种基于非合作博弈理论和鲁棒优化思想的多VPP参与日前市场的竞标博弈方法。设计了多VPP同时参与能量市场和调峰市场的非合作博弈框架和相应的交易流程。建立了各VPP在其余竞标主体报价方案的基础上,聚合多种分布式能源参与市场交易的非合作博弈竞标模型。计及风电出力不确定性对VPP运营的影响,通过强对偶理论和鲁棒优化方法将确定性竞标模型扩展为鲁棒优化模型,并在模型中引入了鲁棒调节系数来灵活调整VPP竞标方案的保守性。通过重复执行多轮竞标博弈的求解策略,直至各市场主体均不能从单方面改变投标方案中获利后,确定各VPP在日前市场中的综合出清方案。算例分析表明,所提方法给出了VPP在能量市场和调峰市场的投标优化方案,可为VPP最优参与电力市场多类型交易产品提供参考。     

考虑电能交互共享的虚拟电厂集群多时间尺度协调运行策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为整合“源-荷-储”多环节资源的新一代智能控制技术,能够打破地域限制,实现广域范围内的能源互联共享。为应对同一区域内不同VPP“源-荷”资源差异性,解决分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)波动性与用电行为不确定性造成的功率实时平衡问题,引入集群服务商对包含多类型VPP的集群进行合理管控,构建包含多异质DRE、可控机组、储能、电动汽车以及可控负荷的VPP集群系统架构。对VPP集群内部电能互济进行独立定价以激励VPP参与联合调度,针对随机变量可预测性和累积误差随决策时间推进逐步增加的特性,建立包含日前协调调度与日内滚动优化的两阶段联合优化模型,日前阶段侧重于多VPP集群参与外部市场交易和内部电能互济,日内阶段侧重于VPP功率平衡降低偏差,形成多VPP间电能共享交互的多时间尺度调度策略;最后,以整合不同分布式能源的多VPP集群系统为例进行仿真分析,结果表明,通过多VPP协调互动和多时间尺度滚动优化,有效改善VPP集群系统电能均衡问题,显著提升整体运行经济性。     

考虑分时碳价的虚拟电厂分布鲁棒竞标方法

为了探索双碳目标下虚拟电厂（virtual power plants,VPP）低碳、经济的竞标策略,提出了一种基于分时碳价和分布鲁棒优化思想的VPP参与日前多类市场的竞标策略。首先,从减小电力市场运营成本的角度,提出了一种与电价负相关的分时碳价,之后采用基准线法为VPP无偿分配碳配额,并计算新能源发电的国家核证减排量;其次,综合考虑碳交易市场、能量市场和调峰市场的情况,搭建了VPP参与多类市场的竞标模型;最后,针对风电的不确定性,构建了基于数据驱动的分布鲁棒两阶段竞标模型,并采用列与约束生成算法求解。算例分析表明,分时碳价能够有效降低电力市场运营商的运行成本,提高VPP运营商的收益,所提的VPP竞标模型能给出不同市场的最优投标方案,而分布鲁棒能够兼顾经济性与鲁棒性。     

多虚拟电厂日前随机博弈与实时变时间尺度优化方法

针对虚拟电厂(VPP)的运营性能存在多元信息风险、调度灵活性受限等问题，提出计及网络约束的多VPP日前随机博弈与实时变时间尺度优化方法。为应对VPP日前运行中面临的多种风险，综合考虑VPP内随机预测信息的概率分布及调节水平，建立风险效用模型，定量刻画各时段各元件及VPP整体的风险水平。考虑VPP的跨地域特性，构建网络相关约束及过网费与报价的动态耦合约束，建立更具可行性的日前电能交易模型。针对实时预测信息的更新和波动，考虑调度偏差减少率与综合成本增加率的博弈，建立实时变时间尺度优化模型。最后，仿真验证了所提方法能有效适应多种不确定性运行场景，在保证经济性的同时提升了功率曲线跟踪能力。     

市场模式下兼顾区域负荷特性的多虚拟电厂分布式协调优化

随着虚拟电厂（VPP）商业模式逐渐成熟必然出现区域内多个VPP并存的情况。对于区域内多个VPP并存且参与日前-实时市场的场景,引入VPP间直接交易机制,以分散式控制结构组织多VPP之间的合作与竞争。为了在满足提升多VPP收益的同时兼顾区域负荷特性的目标,基于交替方向乘子分布式优化框架提出了考虑区域负荷特性的两阶段多VPP分布式协调优化模型,以保证信息的隐私性和安全性。算例设置区域内存在3个VPP的场景验证了所提模型通过分布式优化框架在保护各VPP内部隐私信息的前提下对多VPP收益和区域负荷特性的优化作用。     

计及碳交易的电-气耦合型虚拟电厂运行策略优化研究

随着双碳目标的提出,构建清洁低碳,安全高效的能源体系日益迫切。虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)采用大数据等技术手段,将电力作为中心,把各种类型的负荷聚集在一起进行管理,通过协调优化技术降低成本,是重要的碳交易载体。文章构建电-气耦合型虚拟电厂(E-G VPP)参与电力市场和碳市场的架构,研究E-G VPP经济低碳运行策略优化模型。首先,构建了一种E-G VPP典型结构,提出E-G VPP参与电力市场与碳交易市场的交易模式,构建电碳交易协同的E-G VPP运行策略优化模型,并利用遗传算法对模型进行求解。最后,通过算例分析验证所提模型在经济低碳运行上的有效性。     

考虑不确定性因素的虚拟电厂竞标模型

考虑了由风电场、抽水蓄能电站和燃气轮机组成的虚拟电厂(VPP).VPP可参与中期合同市场、日前市场以及平衡市场的运营,以利润最大化为其优化目标.由于电价和风电出力的不确定性以及不平衡惩罚的存在,VPP的竞标存在风险.针对电价预测精度较高、误差分布规律可以较为准确描述的特点,采用随机规划的方法处理电价的不确定性;针对风电出力预测精度较低、概率分布难以准确刻画的特点,采用鲁棒优化的方法处理风电出力的不确定性,即将不确定的风电出力限定在一个确定的区间内,通过调节鲁棒系数决策出不同程度上抑制不确定性影响的优化调度方案.基于上述两种方法,并考虑环境成本,建立了VPP鲁棒随机竞标模型,提高了VPP的实际利润,同时减轻了计算负担.算例分析证明了鲁棒随机竞标模型的有效性.     

虚拟电厂聚合电动汽车参与碳市场的优化调度策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为电网分布式能源管理的重要解决方案,参与碳交易能够充分发挥其环境效益并提升VPP整体收益。结合电动汽车参与核证减排市场的需求,文中提出VPP聚合电动汽车参与碳市场的协调调度优化策略。首先,设计VPP代理电动汽车参与核证减排市场的方案和流程,并通过收取服务费的方式提升VPP收益;然后,分析VPP不同聚合资源的碳排放特性,并采用场景生成法评估新能源出力的波动性;最后,以VPP收益最大为目标,设计VPP参与碳市场的优化模型,同时电动汽车作为可控负荷和储能装置,进一步增加了VPP运行稳定性。算例分析表明,通过VPP对包括电动汽车在内的多类资源进行聚合并参与碳市场交易,不仅可以激励VPP减少传统火电机组的发电量,降低VPP运行时产生的碳排放,还可以利用电动汽车提升VPP运行稳定性,增加VPP收益及社会效益。     

Optimization strategy for aggregating electric vehicles through VPP to participate in the carbon market北大核心

Virtual power plant (VPP) is an important solution for distributed energy management of power grid. VPP's participation in carbon emission trading can give full play to its environmental benefits and improve the overall income of VPP. Based on the demand for electric vehicles to participate in the certification and emission reduction market, a coordinated scheduling optimization strategy for aggregating electric vehicles through VPP to participate in the carbon market is proposed. Firstly.design a scheme for VPP to represent electric vehicles in the certification and emission reduction market, and increase VPP revenue by charging service fees. Then, analyze the carbon emission characteristics of different aggregated resources in VPP and evaluate the volatility of new energy output by scenario generation method. Finally. with the goal of maximizing VPP revenue.design an optimization model for VPP participation in the carbon market. The aggregation of electric vehicles as controllable loads and energy storage devices can increase the stability of VPP operation. Example analysis shows that aggregating multiple types of resources including electric vehicles through VPP and participating in carbon market can not only incentivize VPP to reduce the power generation of traditional thermal power units and reduce carbon emissions generated during VPP operation, but also improve the stability of VPP operation.increase VPP revenue and social benefits through the use of electric vehicles. © 2023, Editorial Department of Electric Power Engineering Technology. All rights reserved.