基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略

随着综合能源系统逐渐向智能化、清洁化、去中心化转型,发用电一体的产消者应运而生。为实现综合能源系统可再生能源的充分消纳,提高各主体的交互效益,提出基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略。首先,建立基于社区合作博弈嵌套的综合能源运营商与能源社区主从博弈模型,运营商以最大化自身效益为目标制定分时电价、热价并传递给能源社区。能源社区响应运营商的电热决策,以消费剩余最大为目标制定与其他社区的交互策略,确定购能需求并传递给运营商。其次,为降低综合能源运营商碳排放,充分消纳各运营商的资源剩余,建立多综合能源运营商的纳什谈判模型。然后,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将模型进行转化,并利用McCormick法进行凸松弛。最后,采用交替方向乘子分布式算法对模型进行求解,通过算例验证了所提策略能够有效提升各主体交互效率、降低综合能源系统碳排放、提高各主体效益。     

园区综合能源规划仿真系统设计分析

针对新型商业、科创类园区综合能源系统具有规模小、靠近用户侧、源荷多样、运行灵活的特征,研制并开发了一款专门针对综合能源系统规划分析的云端软件平台,从而协调优化配置园区内外能源资源,满足园区内现有及潜在能源需求,加速综合能源服务落地.通过分析南通中央创新区的资源禀赋、负荷需求以及政策安排,依托综合能源规划平台为南通中央创新区个性化定制"蒸汽-电"、"燃气-电"、"电-双蓄"3种能源站规划方案,为该区域的未来规划提供了优选能源站配置方案并分析了商业模式.     

面向园区能源互联网的综合能源服务关键问题及展望

目前中国能源发展面临能源消费结构不合理、能源供需分布不匹配、各类能源系统不融合、合理投资回报模式缺乏等困境,能源互联网是解决中国能源发展关键问题的有效手段。在能源互联网的背景下,综合能源服务将是不可阻挡的发展趋势。未来园区能源互联网是能源系统的基本单位,更是综合能源服务的基本落脚点。文章从综合能源服务的内涵出发,立足于园区能源互联网,从园区综合能源服务商、服务内容、商业模式、支撑技术4个方面提出面向园区综合能源服务的关键问题,并对其未来发展进行展望。     

计及上下游市场的园区综合能源商购售能策略

随着能源市场化改革的有序推进,未来有望建成开放完善、充分竞争的综合能源市场体制。综合能源商作为重要市场主体,如何在综合能源市场体制中合理优化交易策略尚待开展研究。为此,该文计及能源批发与零售两级市场,构建一种具有前瞻性的园区综合能源商市场交易策略及协同优化方法。首先,分析综合能源批发市场及零售市场的运行机制,基于离散选择模型量化了零售价格对市场份额的影响,并构建远期收益函数;其次,计及用户综合需求响应,以综合能源商为领导者,以用户为跟随者,建立基于主从博弈的分布式协同优化模型;接着,论证了Stackelberg均衡解的存在性,并采用改进布谷鸟算法与二次规划相结合的方法进行分布式优化求解;最后,仿真验证了该文所提交易策略及优化模型的可行性与优越性,为未来园区综合能源商的市场交易决策提供指导。     

面向零碳园区的综合能源系统优化运行技术综述

双碳背景下,零碳园区级综合能源系统(integrated energy system,IES)成为我国节能降碳、提质增效政策的重点。然而,园区级综合能源系统具有源-网-荷-储一体化、多能互补、供需方动态博弈等特点,其优化运行技术面临强不确定性和耦合机理不明等诸多挑战。为此,对零碳园区级IES优化运行的研究现状、关键技术与未来发展趋势等方面进行综述至关重要。该文首先聚焦于多类型能源耦合能效提升,系统阐述了零碳园区级综合能源系统架构;进一步,从零碳园区实施路径入手,对零碳园区级综合能源系统优化运行所涉及的多类型储能技术、碳捕集技术、多能协同规划设计、需求响应、能源监测与优化调度等关键技术进行了归纳分析;最后以实现园区零碳为主要目标,从全方位融入零碳理念、综合探索碳吸收/碳排放等方面分析零碳园区优化运行所面临的核心问题,并从数字化、社会环境因素一体化、全域综合能源化等方向指明零碳园区的发展趋势。     

基于多主体博弈的园区综合能源系统优化方法

针对多个园区综合能源系统间存在能源浪费及利益冲突的问题,首先提出了考虑多主体博弈的园区综合能源系统双层优化模型,其中上层模型利用多个园区间经济关系进行合作博弈,得到园区间交互能量功率并将所得功率传输给下层模型,下层建立多目标合作博弈模型进行设备调度并反馈能源需求。其次,上下层合作博弈皆采用交替方向乘子法进行解耦,并交替迭代得到最优策略方案。最终利用Shapley值法进行利益分配。结果表明,园区多主体间的合作可以有效提升园区综合能源系统经济效益。实现多能源灵活调度及能源系统经济效率提升。     

考虑电碳绿证市场耦合的园区综合能源系统日前优化调度

园区综合能源系统(park-integrated energy system, PIES)是能源系统优化升级、电力行业减碳的重点,园区如何通过制定交易策略参与电碳绿证市场,提高整体效益并降低系统碳排放,是未来开放市场环境下园区快速发展的关键。基于园区三方主体非合作博弈模式,构建绿电日前市场、常规能源日前市场、实时市场的电力市场运行框架,并引入绿证-碳排等价抵消机制以实现绿证交易和碳交易的衔接,提出一种考虑电碳绿证市场耦合的园区综合能源系统日前优化调度模型。最后,采用改进粒子群算法和交替方向乘子法对非线性模型进行求解,并在上海市某典型园区进行验证。结果表明,所提方法可以有效减少园区碳排放量,园区绿电在电力消费总量占比提高6.4%。     

基于用户需求响应的综合能源交易机制研究

针对多能源协同规划、共同运行的能源系统发展趋势,提出了一种含有电能、热能和氢能的综合能源市场交易机制,以促进综合能源系统的发展。市场参与者为拥有可以供给多类型能源的能源转化设备的综合能源服务商和具有灵活需求响应能力的用户。为解决市场参与方和参与者之间相互竞争博弈问题,建立了上层为综合能源服务商之间的对能源销售价格竞争的非合作博弈,下层为多用户之间的演化博弈的双层博弈模型。同时,根据综合能源服务商与用户间的交易次序,构建了二者之间的Stackelberg主从博弈模型。通过算例分析验证了该综合能源交易机制不仅可以使市场交易在多能源之间得到耦合,提高能源使用效率,还可以促进用户负荷的灵活响应,降低负荷峰值,提升用户效益。     

计及合作联盟的园区综合能源系统随机优化及收益分配模型

为了兼顾系统经济和环境效益,对耦合清洁能源机组的园区综合能源系统的研究具有重要意义。首先,计及外部备用系统、用户和园区综合能源系统等三大主体,设计了各主体达成合作联盟的途径。然后,在考虑清洁能源不确定性的基础上,构建了独立和合作2种运营模式下的园区综合能源系统随机优化模型。进而为稳定三方合作,体现不同主体对联盟收益的贡献,构建了基于改进Shapley值法的收益分配模型。最后,选取中国北方某一工业园区为对象进行仿真分析,验证了所提模型的有效性。     

园区综合能源服务相关利益方评价分析研究

随着能源服务多样性需求的提升和清洁能源的快速发展,开展满足多元化能源生产与消费需求的综合能源服务已成为能源电力企业广泛关注的重点领域。园区综合能源服务存在众多相关利益方,为引导综合能源服务的健康发展,亟需对参与运营综合能源服务相关利益方的积极度和贡献程度进行评价。通过建立指标体系,结合主客观分析方法,对利益方参与运营综合能源服务积极度和贡献程度进行评价,最后以江苏省南方园区绿色复合型能源网为例进行了实证分析。     

基于多智能体Nash-Q强化学习的综合能源市场交易优化决策

目前求解综合能源市场多参与主体竞价博弈问题普遍采用数学推导法与启发式算法,但两类方法均须以完全信息环境为前提假设,同时前者忽略市场参与者非凸非线性属性,后者易陷入局部最优解.为此,引入多智能体Nash-Q强化学习算法,将市场参与主体构建成智能体,经由智能体在动态市场环境中反复探索与试错寻找博弈均衡点.首先,构建竞价决策...     

区域综合能源系统优化调度方法

区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)可以充分利用可再生能源、提高综合系统能源利用效率。该文专注于ICES优化调度问题。首先建立了以电为核心的综合能源系统优化调度模型,优化目标包括经济性和环保性最优准则,基于可再生能源技术、节能技术以及电能替代技术的典型设备模型,分别在采暖期和空调期建立了系统运行约束模型,以及电和冷/热负荷供需平衡约束模型;采用具有良好全局搜索能力的粒子群算法（particle swarm optimization, PSO）作为调度模型求解算法。通过具体算例,验证本模型和算法,可得到经济性和环保性目标下的综合能源系统优化调度方案,同时分析了不同目标下调度方案存在统一和矛盾的原因。     

能量与备用市场主体自调度的电热综合能源系统优化

为更好地管理电热综合能源系统中能源交易以提高系统运行的经济效益,同时考虑新能源入网带来系统运行的不确定性,本文提出能量与备用市场主体自调度的电热综合能源系统两阶段优化方法.第一阶段基于博弈模型分析主从(双层)交易的市场主体之间多种能源的交互方式,以系统经济性运行为优化目标来求解市场主体之间的均衡交互策略.第二阶段是鲁棒...     

考虑不确定性的综合能源系统日前市场申报策略

风力发电具有低碳的特性,可以促进能源行业的减排,然而中国弃风问题依然很严重.为了促进风电的消纳,使风力发电商获取尽可能高的利润,文章建立了综合能源系统日前市场中风电申报与市场出清双层规划模型,风电申报以利润的期望值最大为目标函数,出清模型以社会福利最大化为目标函数,模型对市场机制进行了优化改进,引入碳交易以促进减排.针...     

多主体利益制衡的综合能源系统日前-实时出清方法

为解决现货市场和配售侧放开环境下综合能源系统与外部电网联合出清问题,提出一种多主体利益互相制衡的日前-实时两阶段出清方法。该方法考虑日前出清阶段驱动各方利益,实施多轮迭代竞价,并将互保、备用、移峰等因素纳入竞价过程中;实时出清阶段统筹内、外备用,细化供能和利益分配,形成产能商、上级电网、旋转备用服务商三联供能体系。分别构建了产能商、运营商、负荷聚合商的出清决策模型,最后通过算例仿真分析了需求响应、互保合同以及旋转备用市场对移峰和内、外备用的有效作用,表明该方法可以实现供需平衡和各主体利益均衡。     

面向区域综合能源系统的分布式优化调度方法

为保障区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)中多元能源主体的信息安全与涉密隐私,满足终端用户电/热等多维度用能需求,提出了一种面向ICES的分布式优化调度方法。首先,分别对ICES中配电系统、配气系统及耦合系统进行建模,并采用合适的数学方法对模型进行线性化处理;其次,以系统运行成本最小化为目标,通过引入共识变量实现对ICES优化调度问题解耦,并给出适用于ICES多元能源主体接入的分布式优化调度算法;最后,采用一个典型的ICES算例对所提方法进行验证。结果表明,基于文章所提方法得到的优化调度方案与采用集中式优化调度方法所得方案一致,能够在满足不同能源系统的运行约束,实现ICES经济最优运行的同时,保障ICES中多元能源主体的信息安全与涉密隐私。     

基于碳交易的电-热-气综合能源系统低碳经济调度

在能源互联网和低碳电力的背景下,综合能源系统成为节能减排的重要载体。基于能源集线器模型搭建了包含电转气和燃气轮机的电—热—气联供综合能源系统架构;将碳交易机制引入系统的调度模型中,构建了分碳排量区间计算碳交易成本的阶梯型计算模型;综合考虑碳交易成本和外购能源成本,建立了适用于电—热—气联供系统的低碳经济调度模型。通过对比分析3种调度模型的调度结果,验证了所提模型在兼顾系统低碳性和经济性方面的有效性。最后,分析了碳交易价格和耦合元件容量对调度结果的影响。     

考虑需求侧灵活性资源的区域电能共享市场模型

提出考虑需求侧灵活性资源、用于区域电能共享市场的双侧竞拍机制,市场内包含分布式太阳能产消者和消费者。假设所有产消者和消费者形成的代理商拥有灵活的可按需求响应利用的聚合电动汽车和储能设备。首先,采用鲁棒虚拟电池模型描述价格激励下聚合电动汽车灵活性,实现可靠经济地扩大储能容量。然后,代理商在区域电能共享中设置最优的储能系统充放电计划,降低用电成本。之后,将管理好的产消者和消费者用于市场,为计算双侧竞拍市场的现货价格,所有区域产消者和消费者采用非合作博弈。提出迭代算法用于出清市场和最小化供需电能不确定性。最后,以区域内10个代理商为例,验证描述需求侧灵活性资源的虚拟电池模型和区域电能共享市场模型有效性。     

碳交易机制下综合能源市场多供能主体均衡竞价策略

为了研究引入碳排放交易机制对综合能源市场(integrated energy market,IEM)运行和多供能主体竞价策略的影响,首先,构建了多供能主体碳交易奖惩规则;其次,基于多供能主体奖惩型碳交易机制建立了多供能主体竞价函数模型;然后,基于纳什均衡建立了碳交易机制下IEM多供能主体均衡竞价模型;鉴于所建模型具有高...     

协调可靠性与经济性的园区综合能源系统优化规划

为了确定可靠性与经济性协调的园区综合能源系统规划方案,本文提出了一种由分层经济性优化模型和可靠性校验模型组成的园区综合能源系统优化规划方法。分层经济性优化模型内层以园区年等值费用最小为目标,外层以全寿命周期成本为目标,优化选择设备配置方案;可靠性校验模型对经济优化后的方案进行可靠性校验,分析可靠性提升的边际成本,并提出相应的可靠性提升措施,反馈至经济性优化模型并给出改进方案。通过对优化模型和校验模型的循环迭代,得到可靠经济的园区综合能源系统规划方案。最后,以江苏某综合能源系统园区为实例,给出了其规划方案,验证了所提方法的有效性。