考虑内部响应意愿的虚拟电厂日内互动机制

为了考虑电网、虚拟电厂(VPP)和内部分布式单元之间的互动,协调成员的可调节共享资源,本文在外部电网环境及内部成员意愿的基础上,研究了虚拟电厂内部个体的协同调度,实现其同外部电网的最优交互。根据电网调整需求和内部单元的响应意愿,建立基于日内调整的虚拟电厂互动机制,得到虚拟电厂的日内调整计划。算例表明所提日内互动机制可以有效协调虚拟电厂内部的可调整资源,保证虚拟电厂按照计划执行,并满足电网的调整计划。     

虚拟电厂在上海的实践探索与前景分析

受源侧与荷侧特性的限制,上海电网面临着新能源消纳压力大、灵活调节手段缺乏等问题。为此,上海市电力公司开展了虚拟电厂示范项目,探索虚拟电厂领域的创新应用,加快实现新型电力系统建设。首先从社会发展与新型电力系统建设2方面出发,分析了虚拟电厂发展的必要性。然后按照“资源发掘-市场交易-运营调度-信息通信”的技术路线,介绍了上海市虚拟电厂前期探索工作以及创新应用。随后,从分布式资源扩围、多样化市场交易、云边协同控制3方面对上海市虚拟电厂的发展前景进行展望。最后梳理了上海市虚拟电厂的交易情况,并总结其在运营流程与机制设计方面的经验,为其他省市虚拟电厂项目开展提供参考。     

虚拟电厂发展的国际经验及启示

新型发电资源的并网运行,有效解决了能源及环境问题,同时对电力系统带来了新的挑战。为了更有效地运用这些分布式发电资源,引入了虚拟电厂概念。基于对国内外相关研究的综合分析,明确界定了虚拟电厂的概念及特征,根据外部电力市场环境的不同将虚拟电厂分为基于技术目标和基于市场目标的两种虚拟电厂,并重点分析了国外典型虚拟电厂项目的核心技术和实施情况。分析结果表明,在电力系统改革中,需要更为先进的能源整合技术,而虚拟电厂技术则为科学整合配电侧的分布式能源资源提供了可能,并已在不同国家取得了显著成果。最终,综合考虑中国电力工业和电网技术发展趋势,分析虚拟电厂在中国的发展前景,提出促进虚拟电厂发展的相关建议,为行业主体、宏观规划和决策者提供决策依据。     

一种考虑经济最优的虚拟电厂系统

大规模、高比例的分布式能源和储能接入电网,极大地增加了电网的运行风险.虚拟电厂能够整合各种分布式电源、负荷和储能资源,参与电力的供需调节.基于物联网的应用场景,开发了一套支持边缘计算的虚拟电厂系统,提出了一种考虑储能、光伏发电和浮动电价的经济最优化模型,并通过两个案例验证了解决方案的有效性.与传统的虚拟电厂系统相比,该解决方案具有即插即用物联网的特性,并支持接入外部市场数据,具有灵活的操作性和扩展性。     

面向分布式资源聚合管控的虚拟电厂建模与优化控制综述

随着可再生能源渗透率不断提高,电力系统运行灵活性不足的问题日益突出。虚拟电厂（virtual power plant,VPP）是一种融合先进通信与控制技术的分布式可控资源管理新模式,将多类型可控资源聚合为整体,对电力系统经济运行、调峰、调频、稳定控制等多方面进行支撑。从分布式资源聚合管控与运行优化视角,系统综述了VPP内涵、架构、资源聚合、运行优化等方面当前技术水平和研究现状。首先梳理虚拟电厂功能内涵与定位,总结基于端-边-网-云的分层聚合管控框架及各环节需要解决的关键技术问题;随后介绍各类资源物理建模方法及其聚合模型,并从“对外统一、对内协调”角度综述VPP内部资源优化控制及其整体参与电网互动的协同方法,总结了虚拟电厂未来的技术挑战与发展前景。     

多级协同虚拟电厂环境下的无功辅助服务优化出清

随着分布式发电在电网中的广泛应用,电网的管理难度日益提高。分布式电源大量接入的配网电压越限问题十分严重,而虚拟电厂是解决这一问题的有效技术手段。文章提出一种考虑调压成本无功备用的虚拟电厂辅助服务交易机制。系统中分布式电源在完成有功发电后一般仍可发出较多无功,若能将之有效利用则能大大降低电网调压成本并提高整体经济效益。基于在多级协同的虚拟电厂服务架构,首先分析了分布发电商的无功服务的有效容量计算方法与价值评估体系,通过边缘计算完成对分布式电源无功服务价格聚合,然后在此基础上建立考虑调压成本的全局辅助服务交易出清优化模型。最后,以某实际电网的算例进行仿真验证。提出的基于边缘计算虚拟电厂无功服务优化出清模型综合考虑了电网调压成本以及虚拟电厂的综合经济效益,能充分调用分布式能源的电压调节能力,可实现各方经济效益的最大化。     

面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布式优化算法,利用了一类对偶一致性交替方向乘子法,实现了所建立模型预测控制问题的完全分布式求解,能快速协调分布式储能,平抑可再生能源出力波动对电网影响。基于IEEE 33节点与119节点系统的仿真算例验证了虚拟储能电厂与该分布式模型预测控制策略的有效性。     

支撑虚拟电厂快速调频的节能型聚合控制装置研制技术研究

随着新型电力系统的建设，电网缺乏灵活调节能力的问题日益凸显，在云边协同虚拟电厂场景下，聚合控制装置在完成分布式资源标准化统一汇集的同时，还需要有效支撑装置低能耗海量接入与虚拟电厂毫秒级快速调频。提出了聚合控制装置本体节能控制技术与精准时延测量技术，通过分析验证，表明装置在多场景节能和微秒级时延测量方面均有良好效果。     

基于虚拟电厂优化算法的负荷聚合商收益分析

针对大量分布式电源接入电网带来的配电网调度和控制问题,和电网日益严重的峰谷差问题,需求响应成为电网调控的必要手段.负荷聚合商通过虚拟电厂技术,将热电联产、光伏、分布式储能、可中断负荷等分布式资源进行聚合,挖掘可控负荷和储能的需求响应价值,实现了区域配电网的源-网-荷协调优化控制机制.首先建立虚拟电厂双层优化模型,上层以负荷聚合商收益最大为最优目标,以各分布式资源自身限制等为约束条件,下层以储能和可中断负荷自身收益最大化为最优目标,以储能和可中断负荷自身限制为约束条件,采用CPLEX求解器进行求解.然后,对单纯价格型需求响应、各主体独自参与激励型需求响应、以虚拟电厂形式参与激励型需求响应3种形式下的负荷聚合商、储能装置、用户的效益进行了分析.最后,通过计算结果的效益分析,证明了此应用场景下以虚拟电厂方式参与激励型需求响应能提升负荷聚合商和储能装置的经济收益.     

面向用户侧源储资源优化调度的能源区块链平台设计

用户侧分布式源储资源单体容量小、分布零散,归属主体多样,难以被现有电网调度系统直接调控.为能够在聚合层有效利用用户侧泛在资源,文中设计并实现了一种能源互联网区块链(ENBC)平台,将分布式发电资源和负荷侧资源进行聚合及协同优化调控.并进一步研究了基于物联网和ENBC平台的分布式虚拟电厂内部能量优化调度方法,从参与主体、数据结构、优化调度、安全校核、价值结算等方面进行了框架设计,进而提出了面向可信交易的用户侧泛在资源调控实现方法.最后,以实际算例对系统的可用性进行了验证.     

冷热电气多能互补的微能源网鲁棒优化调度

随着能源结构调整,集成风/光等可再生能源输入、冷热电气等多种能源互补输出的微能源网得到了逐步发展,如何协调调度微能源网内冷热电气源网荷成为当前研究热点。建立了冷热电气多能互补的微能源网在孤岛/并网模式下的协调调度模型,并利用供热/供冷系统的热惯性和热/冷负荷的柔性,发挥供热/供冷系统的“储能”功能,以电转气(P2G)装置实现电-气网络双向互通。模型采用鲁棒线性优化理论将随机优化模型进行确定性转化,取得经济性和鲁棒性的适当折中。算例仿真验证了温度负荷储能特性对微能源网灵活调度的优化作用和鲁棒性指标对优化结果的协调作用。     

基于虚拟电厂的多能源协同系统调度优化策略

目前,传统能源系统运行过程缺乏多样化能源供需优化手段及灵活调峰策略,且易产生污染。虚拟电厂精准化供给为能源体系结构转型提供了发展方向。文章提出基于虚拟电厂的多能源协同系统调度优化模型。首先,通过引入环境治理子系统与电-热-气综合能源系统协同运行,并配合电热储能装置、电转气(power to gas,P2G)设备及能源交易市场,赋予虚拟电厂更灵活的信息调控手段;其次,建立两种不同的系统运行方式加以对比;最后,利用MATLAB+CPLEX对所建数学模型进行仿真验证。结果表明,最佳容量配置下的虚拟电厂多能源协同调控系统相较于电-热-气能源系统运行模式,具备更好的经济性、环保性,且对提高可再生资源转化率,缓解弃风弃光现象及碳排放超标问题具有显著效果。     

基于最优决策树的多能系统快速鲁棒优化调度

新能源渗透率的持续增长造成了多能系统快速协调调度的巨大挑战,包括调度结果过于保守以及日内调度低效等问题。为此,提出了一种基于最优决策树分布式鲁棒优化的多能系统协调快速调度方法,所构建模型考虑电网日内经济调度,引入基于范数约束的概率分布置信集精准描述新能源的不确定性,防止调度结果过于保守。同时,根据新能源日内运行数据,分别通过可解释的最优分类树和最优回归树算法,优化日内机组启停状态和出力水平的初始决策量,解决日内鲁棒调度的低效问题。在四川某地区电网的验证结果表明,该模型可在兼顾调度成本和鲁棒性的同时,实现水风光多能系统的日内快速协调调度。     

适用于多能协同运行的MMC型三端主动电力调节系统

为了实现多能互补微网中分布式能源的有效利用、对本地负荷的可靠优质供电以及微网与主网之间功率的灵活调配,基于模块化多电平换流器型统一电能质量控制器(MMC-UPQC),提出一种MMC型三端主动电力调节系统,讨论并分析了MMC型三端主动电力调节系统的组成及其在多能互补微网中的运行模式,设计了协调控制策略以实现微网中电能质量综合治理兼顾微网与主网之间功率可控调节的一体化功能。通过PSCAD/EMTDC仿真分析验证了MMC型三端主动电力调节系统在多能互补微网中综合实现电能质量治理和灵活优质供电功能的可行性和有效性。     

Unlocking the value of flexibility of behind-the-meter prosumers: An overview of mechanisms to esteemed trends

Behind-the-meter (BTM) resources is being recognized as a viable solution to offer grid services including flexibility procurement which is required for volatile renewable power systems. This paper brings an overview of current and esteemed frameworks and respective challenges revolving around BTM flexibility notion and mechanisms. To begin with, we review grid architectures, e.g., microgrids and virtual power plants, capable of accommodating BTM flexibility and desirable flexibility market designs, including peer-to-peer trading. The role of machine learning initiatives, including reinforcement learning and probabilistic forecasting, in designing reliable energy management systems is extensively deliberated. Last but not least, supplementary discussions in making this concept a reality, which can be regarded as future research, are given.     

考虑氢储一体化协同的综合能源系统低碳优化

针对可再生能源消纳问题，基于电-热-氢能流交互拓扑，研究电-热-氢综合能源系统灵活性资源协同调控。考虑灵活性资源与异质能流的互补影响，构建经济成本、风光消纳率、碳排放量等多评价指标评价电-热-氢多能调控策略。基于负荷碳排信息，提出电-热-氢交互能流溯源方法，利用碳流拓扑信息辅助多能调控决策。通过对实际区域电网进行仿真，分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果，研究电-热-氢系统的源荷协同特性，结果验证了所提方法的有效性与合理性。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

考虑分时电价及光热电站参与的多能源虚拟电厂优化调度

针对分布式风电、光伏并网对电网调度运行的影响,利用光热电站(concentrating solar power plant,CSP)出力可调的特点,联合储能电池构建包含风电、光伏、光热及储能电池的多能源虚拟电厂(virtual power plant,VPP).根据光热及储能电池特性,基于分时电价制定运行策略,以各时段...     

风光储协同调度的多时间尺度决策方法

大规模可再生能源的接入给电网调度带来重大挑战,而电动汽车充电与风电、光伏发电等可再生能源之间潜在的协同性为电网更多的接纳可再生能源提供了一种可行途径。通过优化地区电网电动汽车充电站的充电计划,在满足电动汽车能源需求的前提下,能够平滑电网等效负荷波动、减轻火电机组调峰压力,进一步提高消纳可再生能源的能力。且日前计划、滚动计划、实时调度的多时间尺度协同调度决策模型的建立,能够逐级消减风电、光伏等可再生能源预测误差的影响,进一步改善等效负荷的负荷特性。最后给出了以某地区电网的实际数据为基础的应用实例,证明模型的有效性。