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。     

含多类型资源虚拟电厂鲁棒竞标模型研究

虚拟电厂(virtual power plants, VPP)能有效聚合分散的多类型需求侧资源时,是需求侧资源参与电力市场的有效方式。但是VPP的市场行为无法直接采用传统的火电竞价模型进行描述,线路输电约束等出清过程中考虑的物理条件也会对虚拟电厂内部资源管理策略产生影响,基于此,文章以风电、储能、燃气轮机及需求响应负荷组成虚拟电厂为研究对象,考虑VPP内部风电出力不确定性以及聚合对象的调节能力,建立市场环境下 VPP 多类型资源鲁棒竞标模型。该模型采用库恩-塔克 (Karush-Kuhn-Tucker,KKT) 条件等值市场出清模型,并将其作为约束条件在VPP决策中进行考虑。算例表明该模型可以根据市场现状优化VPP内部多类型资源组合出力,提供经济可靠的竞标策略,有效提高VPP经济效益。     

电-碳联合市场下虚拟电厂主从博弈优化调度

为使虚拟电厂更好地适应新型电力系统的发展,针对含综合能源的虚拟电厂,设计电-碳联合市场交易框架,在此基础上,提出一种考虑需求响应的虚拟电厂主从博弈优化调度策略。以虚拟电厂运营商为领导者、新能源热电联供运营商和综合能源用户系统运营商为跟随者,形成一主多从的Stackelberg博弈模型,同时优化虚拟电厂运营商定价策略、供能侧出力计划和用户侧需求响应方案,并对博弈均衡解的存在性和唯一性进行证明。最后,通过算例验证所提策略的有效性,虚拟电厂内部各主体利益得到有效提升,算例结果也表明不同类型需求响应占比对各主体利益有很大的影响,同时所提的优化调度策略为虚拟电厂制定内部购售电价格、调度计划和参与电-碳联合市场交易提供了参考。     

考虑不确定性的需求响应虚拟电厂建模

需求响应将需求侧作为供应侧电能的可替代资源加以利用。文章提出需求响应虚拟电厂概念,根据需求响应的机理不同,分别建立基于激励的和基于价格的需求响应虚拟电厂模型。类比传统发电机组,建立需求响应虚拟电厂成本模型,给出考虑需求响应特点的运行约束条件,同时考虑了响应不确定性对成本的影响。建立不确定性需求响应虚拟电厂模型与传统发电机组共同参与系统调度的优化模型。算例分析表明需求响应虚拟电厂可替代一部分传统发电资源,降低了系统运行成本,并减少了风电弃风量和削负荷。在需求响应虚拟电厂模型中考虑响应不确定性的影响,可提高系统可靠性,降低系统风险成本并促进用户提高自身响应可靠性。     

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。     

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。     

负荷聚合商多类型需求侧资源激励价格制定一般模型及应用

负荷聚合商通过整合需求侧可调资源参与系统运行交易获利,是开展电力需求响应的专业机构.实现多类型需求响应资源的个性化激励定制对进一步灵活管理需求侧资源和增加需求响应效益至关重要,是负荷聚合商核心业务.基于主从博弈原理建立了负荷聚合商激励价格定制通用模型,选取了电动汽车用户及楼宇空调用户,考虑舒适度价格随削减负荷变化情况,...     

基于主从博弈的楼宇微网优化运行

楼宇微网BMG(building microgrid)优化需兼顾提高不同主体的利益，传统优化难以满足需求，因此通过博弈论对BMG供需两侧协调优化进行研究。建立以运营商为领导者、楼宇用户为跟随者的主从博弈模型。在供能侧以运营商收益最大为目标，提出运营商灵活切换模式，并分析不同模式下供能模型选择策略，在证明Stackelberg均衡解存在性和唯一性后，采用提出的自适应差分进化算法优化供能侧。在用户侧考虑用户的综合需求响应IDR(integrated demand response)，通过内部能源价格，以最大消费者剩余为目标来调整各用户用能策略。最后，通过算例仿真，验证所提方法和策略能够有效提高系统中各主体的收益。     

考虑电热综合需求响应的虚拟电厂优化调度

针对配电网中以电、热为代表的多类型负荷的快速增长,以及可控机组、储能装置、风机等分布式能源的协调调度问题,提出了考虑电热综合需求响应的虚拟电厂（virtual power plant,VPP）优化调度模型。首先,将风机、热电联产系统、多种储能装置、电锅炉、电热负荷集成为虚拟电厂,在用户侧,将基于电价型和激励型需求响应措施相结合,建立电热综合需求响应模型;然后,以最大化虚拟电厂运营利润为目标,采用机会约束模型描述风机、负荷预测的不确定性和内部功率平衡,并考虑各机组运行约束和网络安全约束;在合理控制和协调各组件出力的基础上生成调度方案,最后采用量子粒子群算法对模型进行求解。在算例中比较了不同需求响应方案对热电负荷曲线优化结果、网络安全、虚拟电厂经济性的影响,比较了不同置信水平下虚拟电厂的调度结果,从而验证了模型的可行性。     

考虑需求侧电价的配电网储能设备运行策略与容量的协调优化

光伏、储能和需求侧响应的协调运行可有效平抑负荷波动并提升配电网运行的经济性。为实现通过主动运行提升配电网资产利用率的目标,本文首先改进了主动配电网的运行策略,在电网正常状态下,考虑了用户舒适度以及用电经济性的双重需求,建立了基于启发式滑动数据窗滚动技术的价格型空调快速响应模型;在电网故障状态下,提出了考虑用户赔偿的激励型空调负荷响应模型,以及故障状态下存在互联的馈线组内广义需求侧资源协调调度的共享策略,以减少线路的冗余备用。其次,建立了基于以上运行策略的配电网主动运行收益模型,以及以配电网效益最大为目标的配电网需求侧电价、储能运行策略和容量配置的协同优化模型。最后,以改进的IEEE-33节点配电系统为算例进行了仿真。仿真结果验证了所提模型的有效性,并探讨了用户负荷需求侧资源参与程度对储能配置的影响以及共享机制对提升配电线路利用率的贡献,为主动配电网广义需求侧资源优化配置提供了参考。     

基于泛在互联的虚拟电厂参与实时市场模型

通过物联网平台的部署，海量的用户侧灵活可控资源能够以泛在接入的方式聚合成虚拟电厂，参与电力市场交易，为系统提供需求响应服务，缓解系统的错峰压力。针对虚拟电厂用户参与实时交易的即时性、分散性、自治协同等特征，提出了适应虚拟电厂参与的实时能量市场模型，并采用了用户与边缘节点协调的分布式调度方法，实现海量虚拟电厂用户对实时中标功率的自主响应。首先，虚拟电厂基于各边缘节点聚合的响应能力，将响应功率通过射影函数分配到各边缘节点，再由边缘节点通过交替方向乘子法与各用户进行迭代通信，计算出各用户的响应功率。最后，通过实际算例验证所提算法的有效性。结果表明，用户与边缘节点协调互动的分布式调度方式，能够满足海量虚拟电厂用户进行实时响应的即时性、高效性要求。     

考虑需求侧响应的短期阻塞管理模型与激励机制研究

以可中断负荷这种典型的需求侧响应项目为研究对象,构建了考虑补偿费用的用户需求函数。通过分析需求侧响应前后电力市场中的供给——需求关系的变化,研究需求侧响应项目参与输电阻塞管理时对发电商、用户以及全社会的经济效益的影响。构建了补偿费用函数,量化了具体的补偿费用,从而促进用户上报其真实类型和缺电成本;在此基础上构建了一种全新的计及需求侧响应的短期输电阻塞管理模型。研究工作能够为合理制定补偿标准提供理论依据,并验证了需求侧响应是一种经济快捷的缓解输电阻塞的有效资源。     

考虑需求侧响应的短期阻塞管理模型与激励机制研究

以可中断负荷这种典型的需求侧响应项目为研究对象,构建了考虑补偿费用的用户需求函数.通过分析需求侧响应前后电力市场中的供给--需求关系的变化,研究需求侧响应项目参与输电阻塞管理时对发电商、用户以及全社会的经济效益的影响.构建了补偿费用函数,量化了具体的补偿费用,从而促进用户上报其真实类型和缺电成本;在此基础上构建了一种全新的计及需求侧响应的短期输电阻塞管理模型.研究工作能够为合理制定补偿标准提供理论依据,并验证了需求侧响应是一种经济快捷的缓解输电阻塞的有效资源.     

基于精细化需求响应的虚拟电厂优化调度

在能源互联网建设背景下,虚拟电厂如何利用居民用户的需求响应能力来充分发挥分布式发电、分布式储能、微电网等资源的绿色价值和灵活价值已成为研究重点。然而居民用户的需求响应难以量化,不同用户在不同场景下的响应趋势大相径庭,导致虚拟电厂很难将居民用户的需求响应能力利用起来。针对这一问题,首先,构建虚拟电厂精细化需求响应模型,其次,为正确反映不同用户的需求响应特征,构建2个长短期记忆(longshort-termmemory,LSTM)网络计算需求响应效益系数,在此基础上将精细化需求响应模型与虚拟电厂优化调度模型相结合并求解,得到最优的调度结果。仿真实验表明,所建立的需求响应系数能正确地反应用户的需求响应倾向,利用精细化需求响应模型虚拟电厂能充分发挥用户侧需求响应,并提高整体经济性。     

融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法

提出一种融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法。首先基于楼宇蓄热特性,构建了一种虚拟储能系统模型。进而,将虚拟储能系统集成到楼宇微网优化调度模型中,通过在温度舒适度范围内对楼宇室温进行优化调节,实现对楼宇虚拟储能系统的充放电管理。最后以夏季制冷场景为例,对两种典型楼宇微网算例进行经济优化调度分析。结果表明,所提融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法可以在保证温度舒适度的前提下充分发掘楼宇参与微网经济优化运行的虚拟储能潜力,可在一定程度上降低微网运行成本。     

计及用户参与不确定性的虚拟电厂分布鲁棒优化模型

灵活资源的需求响应行为在不同运行状态、激励水平下有很大的不确定性和差异性,需求响应优化方案的精准度有待进一步提高。针对这一问题,提出了一种虚拟电厂中计及用户需求响应不确定性的分布鲁棒优化方法。考虑可中断、可转移、可增长3种灵活资源的响应特性,构建包含用户响应特征参数的精细化需求响应模型;以提升虚拟电厂经济性、电网友好性和用户舒适性为子目标,构建促进多方利益最大化的多目标优化模型;基于数据驱动的分布鲁棒方法,构建精细化响应模型中随机参数的概率分布模糊集,提出虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化模型,并采用强对偶理论进行转化求解。算例仿真结果表明所提模型能够提高需求响应精度和虚拟电厂经济收益。     

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。     

基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略

提出一种基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略。首先,根据楼宇蓄热特性,构建考虑楼宇内部不同制热区域的智能楼宇能耗预测模型,并将楼宇系统作为灵活可控单元集成到配电网中;然后基于模型预测控制方法,通过楼宇内部暖通空调系统在温度舒适度范围内对室温进行优化调节,实现楼宇系统的能耗灵活管理,降低楼宇运行成本;最后,在冬季制热场景下,对不同暖通空调控制方法下的楼宇集群进行优化调度分析,并对比分析了楼宇集群优化调度对于配电网运行状态的影响。结果表明,所提方法在保证温度舒适度的前提下可充分发掘智能楼宇的需求响应潜力,降低楼宇运行成本,同时可有效解决由可再生能源出力预测数据误差而导致的楼宇日前调控方案与实际运行场景偏差较大的问题,在预测不确定性环境下具有较强的鲁棒性。     

考虑用户信用的虚拟聚合商需求响应交易机制

新型电力系统中,用户侧可调负荷等灵活资源将广泛参与电网互动,促进源网荷弹性平衡。为此,文中提出面向工商业可调负荷资源的虚拟聚合商需求响应模式,通过基于用户信用的响应补贴机制实现用户侧可调负荷集聚,并构建了用户响应补贴双层优化模型。上层模型以虚拟聚合商参与需求响应收益最大为目标,通过优化补贴信用系数实现用户响应收益最大;下层模型中用户以计及舒适度损失的效益最大化为目标,调整自身响应行为。算例分析选取了典型用户对所提机制和模型进行验证,结果表明,所提出的需求响应交易机制有效规范了用户的响应行为,信用作用下虚拟聚合商与用户形成了激励相容的效果,有利于需求响应目标精确达成。     

集成智能楼宇的主动配电网建模及优化方法

提出一种集成智能楼宇灵活负荷的主动配电网建模及优化调度方法。首先,根据楼宇蓄热特性,基于热阻热容网络模型,构建考虑楼宇内部不同温度区域的智能建筑能耗预测模型;基于能耗预测模型,构建智能楼宇的暖通空调系统优化调控模型,通过在温度舒适度范围内对楼宇室温进行优化调节,实现对暖通空调系统的能耗管理;进一步为考虑智能楼宇在不同优化调度策略下对配电网络的经济性与安全性影响,通过引入楼宇集群负荷系数,提出考虑负荷系数的集成智能楼宇的主动配电网建模及优化调度方法;最后,以冬季制热场景为例,对暖通空调多种调控方式下的楼宇集群进行优化调度分析,之后进一步对比分析楼宇集群优化调度对于主动配电网的经济性与安全性影响。结果表明,所提方法在保证温度舒适度的前提下可充分发掘智能楼宇的需求响应潜力,在一定程度上降低智能楼宇的运行成本;同时,考虑楼宇集群负荷系数的集成智能楼宇的主动配电网优化可在保证楼宇集群运行经济性的同时,一定程度上降低系统网损以及改善电压质量,进一步提高配电网运行的经济性与安全性。