考虑需求响应交易市场的虚拟电厂多阶段竞价策略研究

虚拟电厂是解决分布式电源参与电力市场交易问题的重要途径,然而分布式可再生能源出力的不确定性为虚拟电厂带来了较高的交易风险。针对具有可再生能源渗透率的虚拟电厂,考虑可再生能源出力、负荷及市场电价的不确定性,基于随机规划理论,提出其参与日前能量市场、日内需求响应交易市场和实时能量市场的多阶段竞价策略模型。以IEEE 6节点和24节点系统作为算例进行竞价策略优化,结果表明,需求响应交易可有效促进分布式可再生能源的消纳利用,提高虚拟电厂的经济效益。     

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。     

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.     

市场环境下考虑需求响应的虚拟电厂经济调度

虚拟电厂作为能源互联网中的重要组成部分,在聚合分布式能源和用户侧资源、完善电力市场交易体制等方面发挥着重要作用。由于虚拟电厂中新能源装机容量较大,其出力具有随机性,导致其在电力市场中需要承担惩罚费用。提出以虚拟电厂聚合分布式能源为多类负荷提供电能服务,首先通过蒙特卡洛抽样建立了分布式电源出力不确定性模型。随后在考虑需求响应的前提下,建立了虚拟电厂与用户侧的双层优化模型,以虚拟电厂净收益为上层目标函数,综合考虑市场交易收益、售电收益、发电成本等因素;以用户侧购电成本为下层目标函数,对用户的购电行为、响应行为进行优化。最后,通过算例验证了该模型能够减少虚拟电厂在电力市场中的投标偏差,提高运营收益,并有效降低负荷的购电成本。     

计及需求侧响应的虚拟电厂运行优化研究

随着风电光伏等分布式发电资源以及不可参与电力直接交易的中小用户等需求侧资源的引入,传统配电网系统的优化调度变得更加复杂,因此虚拟电厂作为可以有效整合需求侧资源并参与电力市场交易的电力主体,受到越来越多的关注。综合考虑风电的出力特性与中小用户负荷的不确定性,将传统机组组合引入风电场控制,构建基于收益最大化的虚拟电厂协调调度模型。通过算例验证在虚拟电厂代理模式下,储能装置和可控负荷的调峰作用十分重要,同时表明在虚拟电厂代理模式下,虽然系统成员可能无法达到自身效用最优,但虚拟电厂仍是一种保证社会效用最大的资源整合方式。     

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。     

市场环境下考虑需求响应的虚拟电厂经济调度

虚拟电厂作为能源互联网中的重要组成部分,在聚合分布式能源和用户侧资源、完善电力市场交易体制等方面发挥着重要作用。由于虚拟电厂中新能源装机容量较大,其出力具有随机性,导致其在电力市场中需要承担惩罚费用。提出以虚拟电厂聚合分布式能源为多类负荷提供电能服务,首先通过蒙特卡洛抽样建立了分布式电源出力不确定性模型。随后在考虑需求响应的前提下,建立了虚拟电厂与用户侧的双层优化模型,以虚拟电厂净收益为上层目标函数,综合考虑市场交易收益、售电收益、发电成本等因素;以用户侧购电成本为下层目标函数,对用户的购电行为、响应行为进行优化。最后,通过算例验证了该模型能够减少虚拟电厂在电力市场中的投标偏差,提高运营收益,并有效降低负荷的购电成本。     

智能楼宇型虚拟电厂参与电力系统调频辅助服务策略

在先进量测技术与调控终端的支持下,智能楼宇中的电动汽车与空调负荷等需求侧灵活资源具有良好的功率实时响应潜力,可通过聚合形成虚拟电厂进而参与系统调频辅助服务。为应对参与调频辅助服务时对用户需求的影响,本文提出智能楼宇型虚拟电厂的控制策略。首先分析了虚拟电厂的调频工作模式,并建立了智能楼宇型虚拟电厂的典型需求侧资源模型和虚拟储能模型。其次考虑调频信号与用户侧的不确定性,建立基于机会约束规划的日前优化调度模型。然后基于成本最优的原则,实现实时的功率分配。最后,通过仿真算例验证了本文提出的虚拟电厂调频策略的有效性和可行性,需求侧资源的联合调度能在保障用户需求的情况下提高虚拟电厂的收益。     

主动配电系统参与日前电能量市场的聚合模型

为了充分利用主动配电系统中分布式能源的灵活性并使之能参与电力市场,主动配电系统有必要等效为一座虚拟电厂。该文基于主动配电系统作为虚拟电厂参与日前电能量市场的场景建立聚合模型,并提出了一种不依赖日前市场信息便可计算虚拟电厂功率上下限、爬坡率和成本曲线的方法。该方法首先构建优化模型获得虚拟电厂功率上下限、爬坡率和分布式发电机的安全调度功率范围,然后根据分布式发电机和主动配电系统的特性获得虚拟电厂的成本曲线。通过该方法获得的参数,可以同时保证虚拟电厂的市场竞争力和满足配电系统的潮流约束。最后,通过输配联合系统的2个算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑用户满意度的虚拟电厂热电联合低碳经济调度模型

为优化能源配置和用能效率,本文采用虚拟电厂模式聚合热电联产机组,搭建多能源联合调度平台,实现热电网络互联互通的协调优化运行。首先建立用户满意度量化指标,综合考虑用电方式满意度和用电成本满意度,制定使用户和虚拟电厂双赢的优化方案,充分挖掘用户参与需求响应项目的积极性;此外引入碳排放交易机制,以虚拟电厂经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建虚拟电厂新型低碳经济调度模型,实现经济与低碳的协同优化;最后通过算例对4种不同调度模型进行对比分析,验证了本文提出模型的有效性和合理性。     

基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法

随着化石能源的枯竭与其对环境的污染，分布式发电这种经济、环保、灵活的新型发电方式逐渐得到广泛的应用。但分布式电源大量并入电网将带来电能质量问题，影响电网安全稳定运行。虚拟电厂的出现有效解决了这些问题，它通过对分布式电源进行协调优化，减小了分布式电源并网对电网产生的冲击，提高了电网运行稳定性。然而目前虚拟电厂与主网之间的协调研究仍有待深入，因此提出了虚拟电厂与主网之间交互迭代的市场均衡方法，对虚拟电厂的出力与主网的电价迭代求解从而实现收敛。首先，对虚拟电厂的定义与内部主体进行分析，进而将虚拟电厂与主网之间的协调优化表述为两个层次之间的市场均衡问题，提出虚拟电厂与主网交互的双层模型，分别构建以自身成本最小化为目标，计及分布式能源运行约束与电网安全约束的虚拟电厂与主网数学模型，并采用迭代算法对模型进行求解。算例分析表明提出的市场均衡方法在考虑虚拟电厂对主网影响的同时能够有效降低虚拟电厂与主网协调的复杂程度，同时减小运行总成本，提升经济效益。     

考虑需求响应和风险规避的虚拟电厂最优调度

合理考虑能源生产和消耗过程中的不确定因素对于提升虚拟电厂调度策略的有效性和经济性具有重要意义。提出一种考虑需求响应和风险规避的虚拟电厂（VPP）二阶段优化调度策略。第1阶段的日前市场中VPP基于随机参数和确定性参数制定日前竞标策略,与市场运营机构签订双边合同;第2阶段通过实时市场价格VPP调整机组出力,同时承担多重不确定性因素所导致的调度决策风险,并采用CVaR表征VPP运营商的收益与风险之间的关系。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于协同免疫量子粒子群优化算法的虚拟电厂双层博弈模型

为了充分利用电动汽车（electric vehicle，EV）大规模的储能优势与代理聚合商在电力市场灵活购售电优势，以此弥补虚拟电厂（virtual power plant，VPP）内部供需不平衡情况，构建电动汽车参与的虚拟电厂双层博弈模型，对虚拟电厂同时进行内外部优化。首先，构建上层代理聚合商虚拟电厂完全信息动态博弈模型进行虚拟电厂外部优化；其次，构建虚拟电厂电动汽车聚合商合作博弈模型进行虚拟电厂内部优化，并利用改进的Shapley值分配虚拟电厂与电动汽车聚合商的合作收益；最后，以集成风电机组、可控负荷、储能电池、用户、电动汽车的虚拟电厂进行算例分析，采取协同免疫量子粒子群优化（coevolutionary immune quantum partical swarm optimization，CIQPSO）算法搜寻最优解。算例结果表明，电动汽车参与虚拟电厂能够同时提高两者的经济效益，提高虚拟电厂内部供需平衡能力。     

计及风险约束的虚拟电厂二阶段最优调度策略研究

为了实现能源的高效利用,提出一种计及风险约束的虚拟电厂二阶段最优调度策略。首先,虚拟电厂提交日前电能市场和旋转备用市场中每个交易时段的投标参量;然后,基于日前电能市场和旋转备用市场的清算结果,虚拟电厂与主电网进行交易,针对每个交易时段对分布式发电机组、储能装置和需求侧灵活资源进行实时调度。同时,利用条件风险价值量化不确定性对虚拟电厂造成的风险,引入风险规避加权参数对虚拟电厂收益与风险进行权衡,以模拟虚拟电厂运营商在不同条件下的风险规避行为。最后采用算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于模糊激励型需求响应的微电网两阶段优化调度模型

针对微电网中风电和负荷不确定性，提出一种基于价格型需求响应（price-based demand response，PBDR）的日前负荷调度和基于激励型需求响应（incentive-based demand response，IBDR）的实时负荷调度的两阶段优化调度模型。在日前阶段，根据用户需求对电价的响应，引入需求价格弹性建立了用户响应模型；在实时调度阶段，为了挖掘不同用户参与需求响应的积极性，利用模糊工具求出不同用户的动态激励方案，提高需求响应项目的参与度。算例分析结果表明，两阶段调度模型相较于只采用日前价格型需求响应提高了风电消纳能力，增加了电网和用户的经济效益；而较于只采用实时激励型需求响应增强了削峰填谷作用，提高系统运行的平稳性。同时动态激励价格比固定式激励价格使负荷曲线峰谷差更小，进一步减少了弃风量。     

基于局部电压幅值与云边协同的分散式充电桩充电协调方法

针对配电系统中大量充电桩集中充电带来的谐波、负荷峰谷差和网络损耗增加等问题，文章提出了一种基于局部电压幅值与云边协同的分散式充电桩充电协调方法。在“云边端”电力物联网架构下，首先使用每个端设备（即充电桩）的电压幅值历史信息，分析各充电桩最大消耗功率等信息；然后通过电力物联网中边缘节点（配变终端）的边缘计算能力，收集充电桩数据并结合用户偏好、能源成本和电动汽车的历史路线等信息，分析过去充电桩的充电负荷数据曲线；最后，在Hadoop云平台采用深度信念网络（deep belief network，DBN）算法训练和预测未来负荷数据，建立目标优化模型。此外，基于蒙特卡洛模拟分析所提出的方法在不同的场景下的性能，以及与集中式充电协调方法进行比较。实验结果表明，所提方法实现了大量分散式充电桩的协同有序充电，减少负荷波动，降低充电负荷对电网的影响。     

基于信用等级的虚拟电厂需求响应效果后评估

激励需求响应虚拟电厂(incentive-based demand response based virtual power plant,IBDR-VPP)是包含众多激励型需求响应用户的集合。按照用户参与方式,激励型需求响应(IBDR)可分为紧急型需求响应和经济型需求响应。需求响应事件触发前,虚拟电厂内部需筛选整合用户并分配响应容量,考虑到用户响应行为的不确定性,虚拟电厂倾向于调用历史响应良好的用户,以减少响应不确定造成的经济损失,因此亟需一种有效的响应效果评估方法为评估和筛选用户提供指导。从国内外文献中提取出4个响应效果的基础评估指标,针对紧急型和经济型需求响应对各基础指标的不同倾向,提出单次响应效果综合评估系数这一综合指标,在此基础上设计了用户的信用等级评估体系。算例结果证明提出的响应效果后评估方法具有良好的用户筛选效果。     

基于新型需求响应模型的风电消纳市场机制

为提高风电消纳,以电力客户在日前市场提交下一日的用电负荷曲线作为用户参与需求侧响应的依据,建立了一种在虚拟电厂框架下的含风电机组的新型需求侧响应机制.制定了激励用户进行负荷转移以利于风电消纳的内部电价机制,建立了用户最优负荷曲线的数学模型.在此基础上,根据需求侧响应的贡献差异,构建了公平的日前账单形成模型.考虑到实时市...     

多能互补下虚拟电厂参与电力市场的思考

多能互补技术发展势必将促进多类型虚拟电厂的优化形成,进一步凸显虚拟电厂在电网运行和电力市场中的作用。为此,文中对多能互补型虚拟电厂概念及特征进行了梳理,深入探讨了其与微电网、需求响应的差异,并从调控和交易两个层面重点论述了多能互补技术下虚拟电厂参与电力市场的架构和关键技术,可为未来虚拟电厂建设及应用提供指导。     

考虑用户舒适度的虚拟电厂热电联合调度模型

热电联产（combined heat and power，CHP）机组“以热定电”的运行模式极大制约了系统调峰能力，导致弃风限电形势严峻，突破CHP机组热电间刚性耦合关系成为促进风电消纳的关键。基于此，采用虚拟电厂模式聚合CHP机组等分布式能源作为整体参与电网运行，充分考虑用户舒适度，将固定负荷曲线转换为需求区间，使热、电负荷在时间轴上具备柔性可调能力，在满足用户舒适度的同时灵活调整CHP机组出力，有效缓解弃风现象。此外，采用多场景法处理风电出力不确定性，以虚拟电厂自身收益最大化为目标构建热电协调调度随机规划模型，实现热、电系统的协调优化运行。最后，通过算例验证所构建模型的有效性和合理性，结果表明：考虑用户舒适度能够有效促进风电消纳，提升虚拟电厂经济效益。