碳排放约束下虚拟电厂鲁棒优化竞标模型

虚拟电厂中的可再生能源发电出力和电力市场的电价具有不确定性特征,在虚拟电厂的竞标中如何处理这些不确定性因素的影响值得深入研究。应用鲁棒优化的方法处理风电出力和电力市场电价的不确定性,同时考虑碳排放约束对虚拟电厂竞标的影响,建立虚拟电厂鲁棒优化竞标模型。算例分析结果验证了所提模型的经济性和鲁棒性,显示了鲁棒优化法处理含有不确定性参数的优化问题的有效性,且碳排放约束会使虚拟电厂竞标策略发生变化。     

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。     

基于主从博弈的虚拟电厂双层竞标策略

虚拟电厂是一种集分布式能源和负荷为一体的综合能源服务商,也是一种新型的上网交易模式。由于虚拟电厂内部主体存在产权独立性,且电价竞标与电量竞标存在先后行动次序,应用Stackelberg动态博弈理论,建立虚拟电厂竞标问题的动态博弈模型。考虑风、光及负荷的出力波动和预测误差,分别建立虚拟电厂的电价竞标模型和电量竞标模型。基于两个子模型的主从递阶关系,利用最优性一阶条件和粒子群智能优化算法,求出模型的均衡解,确定虚拟电厂内多个分布式电源的交易电价与调度计划。最后对模型进行仿真,讨论不同场景下虚拟电厂的收益、电价竞标和电量竞标结果,验证模型的有效性。     

风电全消纳下虚拟电厂内部资源鲁棒调度策略

虚拟电厂运行机制为可再生能源以及需求侧分布式电源并网提供了技术支撑。针对含风、火、水以及柔性负荷的虚拟电厂,构建了两阶段鲁棒优化模型。该模型在对风电出力全部消纳的情况下,优化其内部各单元出力,缓解风电的不确定性和随机性,保证虚拟电厂满足对某些负荷稳定供电的情况下,达到运行经济性最优。针对min-max-min型两阶段优化问题,将其分解为混合整数特性的主问题以及计及风电出力不确定性的线性优化子问题。然后引入线性优化强对偶理论与列约束生成算法对主问题与子问题进行迭代求解,与此同时,在迭代过程中采用Big-M法将子问题的对偶模型线性化。最后通过算例仿真验证了所提两阶段鲁棒模型的有效性。     

气电虚拟电厂多能源市场竞标策略

针对虚拟电厂竞标中需求响应、风电出力的不确定性造成的风险,利用新型电转气技术和燃气轮机快速调节能力,构成含气电双向转换的气电虚拟电厂,提出气电虚拟电厂的多能源市场竞标模型,同时参与电力市场和天然气市场的竞标。模型以气电虚拟电厂总利润最大为目标,不确定性表达为需求响应、风电出力的误差概率分布,并通过抽样和筛选确定场景描述。算例结果表明：含气电双向转换的气电虚拟电厂通过在2个市场中灵活竞标,获得了更高的竞标利润;控制燃气轮机和电转气出力,显著降低了不平衡惩罚成本。气电虚拟电厂扩展了虚拟电厂的竞标市场,有利于将来虚拟电厂根据不同电价和气价波动切换能源形式。     

考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略

虚拟电厂解决了独立分布式能源发电之间缺乏有效协调控制的问题,随着我国电力市场改革推进,虚拟电厂逐渐作为一种综合型售电商参与到市场竞争中。针对虚拟电厂在市场交易中的多种不确定性及风险,提出了一种考虑虚拟电厂参与各子市场的合理交易策略。首先对虚拟电厂参与市场交易的不确定性因素进行分析,并采用场景分析法建模;分析虚拟电厂在各子市场交易的收益,并采用多损失CVaR法对风险因素进行建模,最终得到虚拟电厂参与交易的投资组合模型;最后通过算例分析了在不同风险偏好程度下,不确定因素对交易的影响程度以及虚拟电厂的交易策略,验证了所提出交易策略的科学合理性,对虚拟电厂参与市场交易具有借鉴意义。     

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。     

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。     

考虑热电联合调度的虚拟电厂交易策略研究

为优化能源配置和用能效率,采用虚拟电厂模式聚合热电联产(Combined Heat and Power,CHP)机组等分布式能源作为整体参与市场交易,考虑CHP机组热电比可调运行模式突破传统以热定电的限制,实现CHP机组的热电解耦,提升机组调度的灵活性。此外针对虚拟电厂面临的风电不确定性,采用鲁棒优化进行处理,构建min-maxmin两阶段鲁棒优化模型,寻找不确定变量在不确定集合内朝着最恶劣场景变化时经济性最优的交易方案,并通过列约束生成算法对主子问题进行交替迭代求解。算例结果表明,采用CHP热电比可调运行模式并合理考虑风电出力不确定性能够提升系统调峰能力、降低出力偏差,对促进清洁能源消纳具有积极作用;也验证了通过虚拟电厂实现热电联合优化调度,作为整体参与市场运行具有较强的经济性优势。     

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。     

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。     

考虑购售风险的虚拟电厂双层竞标策略

虚拟电厂（virtual power plant，VPP）是聚合优化“源网荷储”协调发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。针对虚拟电厂内部资源和外部市场对竞标策略的互动影响，提出了考虑购售风险的虚拟电厂双层竞标策略。首先，考虑虚拟电厂对内对外的双侧互动特性，构建了虚拟电厂双层竞标框架；其次，考虑用户效用，建立了用户侧资源对虚拟电厂的下层竞标模型；然后，考虑外部市场的价格不确定性，采用条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）量化虚拟电厂购售环节的风险，建立了考虑购售风险的虚拟电厂上层多目标竞标模型；最后，通过算例验证了竞标策略的有效性。     

基于两阶段随机规划的虚拟电厂优化交易策略

针对市场电价以及可再生能源(renewable energy sources,RES)出力的不确定性,文章以虚拟电厂(virtual pow er plant,VPP)模式聚合分布式能源(电动汽车、需求响应等)参与电力市场交易,通过分布式能源间的协调优化互补,提升虚拟电厂出力稳定性和市场竞争力。采用多场景法模拟日前市场出清电价和风电的不确定性,以虚拟电厂运行效益最大化为目标,构建基于两阶段随机规划的虚拟电厂最优交易策略模型,其中第一阶段日前市场考虑出清电价的不确定性,第二阶段平衡市场考虑风电出力的随机性。此外,利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)来度量交易策略风险,从而实现经济性和风险的偏好选择。最后,通过算例分析了不确定性和风险偏好对虚拟电厂收益以及风险损失的影响,为不同风险偏好主体提供参考。     

分散架构下多虚拟电厂分布式协同优化调度

双碳战略与电力市场改革背景下,未来配电网中将形成多虚拟电厂共存的格局。为实现利益主体各异的多虚拟电厂协调优化调度,该文基于“信息分离、决策协同”思想,提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多虚拟电厂分布式协调优化调度方法。首先,构建多虚拟电厂分布式协调优化控制机制;接着,构建多虚拟电厂多时段协调优化调度模型,基于供需关系构建虚拟电厂间交易电价函数;然后,利用拉格朗日对偶松弛理论对优化模型进行松弛,将原问题转为多虚拟电厂分布式优化问题,并采用分布式部分可观测的马尔科夫决策过程将日前多时段协调优化调度问题重构为实时优化调度问题,基于改进量子遗传算法对优化问题进行求解;最后,通过仿真计算验证了所提方法的有效性。     

基于图计算的虚拟电厂报价辅助决策系统

虚拟电厂是一个集分布式电源、储能设备、可控负荷、电动汽车等不同类型分布式能源为一体的综合能源服务商,也是一种新型的电力市场交易模式。文章基于电力市场的运行机制和竞价规则,设计了虚拟电厂报价辅助决策系统。该系统首先通过虚拟电厂实现风电、光伏等分布式电源,储能设备,电动汽车与负荷间协调耦合运行,建立了以运营利润最大化为目标的竞价决策模型。基于虚拟电厂的优化竞价策略,构建了一个基于图计算的考虑多虚拟电厂的电力市场模拟器,用于模拟各虚拟电厂的日前边际电价和调度计划。最后,算例分析通过比较不同类型虚拟电厂在日前电力市场模拟器中的分段竞标电价、竞标电量以及运营利润,验证了所建立模型的合理性以及有效性。     

虚拟电厂参与日前电力市场的内外协调竞标策略

多主体虚拟电厂在参与电能量市场与调峰市场时,虚拟电厂运营商与外部市场、内部资源具有双侧互动特点,运营商的竞标决策需要考虑与外部市场和内部成员的协调配合问题。提出了一种虚拟电厂运营商对外参与电能量市场和调峰市场、对内与各成员协作配合的内外协调竞标策略。运营商对内部成员进行协调管理,对储能进行运行补偿,对风光进行全额消纳,通过主从博弈进行运营商与可控分布式电源、柔性负荷的价–量动态博弈。建立运营商与内部成员的多主体双层竞标模型,并采用粒子群算法和内点法联合求解。最后通过算例分析证明了所提策略的合理性与有效性。     

区块链技术下考虑风电不确定性的微网群鲁棒博弈交易模式

微网群电能交易可以提高多微网系统整体经济性,促进可再生能源消纳并缓解配电网运行压力。然而风电出力不确定性严重影响了单个微网运行调控行为,进而影响微网群电能交易的经济性和可靠性。同时,可再生能源出力不确定性和微网群规模的扩大使传统集中式交易模式在处理微网群电能交易产生的海量、复杂、实时的微网数据时,存在交易信息不透明、可靠性低等问题。因此,考虑风电出力不确定性,引入具备数据透明性和可靠性的区块链技术,提出区块链技术下的多微网电能交易两阶段鲁棒博弈竞标调度模型。首先,对区块链技术与多微网电能交易非合作博弈模型的契合度进行分析,并给出基于区块链技术的多微网电能交易架构;其次,采用两阶段可调鲁棒优化模型和非合作博弈理论构建多微网鲁棒博弈竞标调度模型;再次,采用二进制扩充法、对偶理论、大M法、列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法对该模型进行求解,得到各个微网的最优经济调度策略以及竞标策略;最后,通过算例验证了所提方法可以实现多微网系统分布式交易,提高整体经济性,并有效应对风电出力不确定性。     

用户侧利益主体虚拟电厂联盟行为及交易机制

由于分布式能源补贴下降,通过聚合形成虚拟电厂参与日前市场竞价的模式成为了用户侧利益主体新的收益渠道。文章从虚拟电厂交易策略、收益分配以及用户侧利益主体博弈形成虚拟电厂3个环节为这一模式的实现设计了完整的交易机制。在交易策略方面,采用价格制定者型虚拟电厂交易策略模型,并结合区间优化方法对不确定量建模。在收益分配方面,设计了基于发电量及不确定性贡献度的分配机制。在虚拟电厂的形成问题中,基于联盟博弈理论分析各种联盟状态的稳定性,并通过博弈确定虚拟电厂形式。最后,通过算例对所提方法的有效性进行验证,结果显示,所提出的交易机制符合用户侧利益主体的特点,其分配机制考虑了参与者对不确定性的平抑作用,能够为用户侧利益主体提供辅助决策。     

多时间尺度的多虚拟电厂双层协调机制与运行策略

虚拟电厂通过先进的控制策略,能够将分散的分布式资源进行有效整合,打破地域限制,为提高分布式能源的综合发电效益提供了可能。该文考虑虚拟电厂与多代理结构的兼容性,建立基于多代理系统的虚拟电厂控制架构。鉴于虚拟电厂的负荷和电源双重特性,给出其作为售电方和购电方的支付函数,提出多虚拟电厂参与电力市场时的双层协调机制,建立多虚拟电厂双层优化模型。为减小预测不确定性的影响,建立基于机会约束规划的多时间尺度优化模型。通过多个虚拟电厂的双层协调互动机制及多尺度滚动优化,实现收益最大化和区域内电能平衡,以期为能源互联网的有效可靠运行提供参考。