不同基础配置的虚拟电厂内部资源组合策略研究

虚拟电厂内部资源的组合形式影响到其出力稳定性以及各分布式资源的使用效率。针对含有不同基础配置的虚拟电厂对不同DER的选择方式,提出了不同基础配置的虚拟电厂内部资源组合策略。首先对各DER的特性进行描述,之后以VPP在日前市场的预期收益最大化为目标,兼顾各DER运行特性以及电网约束,建立了计及DER特性的VPP内部资源聚合模型,通过算例分析得到了多场景下VPP内部资源的组合形式以及各DER的出力情况。算例结果表明,VPP内部资源组合策略随着运行场景的变化而变化,并且各个场景下VPP对可调节资源的需求均很大。相比于其他VPP,自身拥有可调节资源作为基础配置的VPP运行收益明显较大。     

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。     

虚拟电厂聚合电动汽车参与碳市场的优化调度策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为电网分布式能源管理的重要解决方案,参与碳交易能够充分发挥其环境效益并提升VPP整体收益。结合电动汽车参与核证减排市场的需求,文中提出VPP聚合电动汽车参与碳市场的协调调度优化策略。首先,设计VPP代理电动汽车参与核证减排市场的方案和流程,并通过收取服务费的方式提升VPP收益;然后,分析VPP不同聚合资源的碳排放特性,并采用场景生成法评估新能源出力的波动性;最后,以VPP收益最大为目标,设计VPP参与碳市场的优化模型,同时电动汽车作为可控负荷和储能装置,进一步增加了VPP运行稳定性。算例分析表明,通过VPP对包括电动汽车在内的多类资源进行聚合并参与碳市场交易,不仅可以激励VPP减少传统火电机组的发电量,降低VPP运行时产生的碳排放,还可以利用电动汽车提升VPP运行稳定性,增加VPP收益及社会效益。     

光储式5G通信基站集群灵活性聚合与协同调度策略

5G通信基站通常配备光储,数量庞大、功耗可调,是一种优质的电力灵活性调节资源。提出了多类型光储式5G基站集群灵活性资源聚合方法以及参与电网调峰的协同调度策略。首先,分析休眠机制下多类型基站功耗可调特性与计及基站备用电量的储能调节能力。基于极限场景思想,构建了光储式5G基站的灵活性空间量化模型。在此基础上,利用闵可夫斯基和法刻画异构基站柔性资源的时空耦合能量轨迹,得到海量基站集群的灵活性资源聚合可调域。其次,建立了基站集群聚合资源参与电能量市场和辅助服务市场的协同调度优化模型,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)的分层分布式基站集群协同优化调度策略,将大规模基站集群调度问题降维分解为统一协同调峰功率响应、聚合功率自治调度和基站集群功率分配3个子问题进行求解。通过算例对比分析可知,所提策略可降低通信基站69.86%的用能成本,为提升通信资源利用率和电力系统灵活调节能力提供了有效手段。     

虚拟电厂分布式资源的聚合响应能力评估方法

虚拟电厂(VPP)将配电网中各类分散的资源聚合为一个整体,可以提升聚合资源的全局响应能力,同时也可以作为一个整体参与电力市场交易,提高资源的可调度性和运行经济性。目前针对VPP聚合后整体响应能力的评估并不全面,且缺少对指标权重的分析,因此文中建立响应能力评价模型,提出包括响应时间、持续时间等在内的更全面的评价指标。然后提出VPP整体响应能力评估方法,将分布式资源独立响应能力作为约束,优化求解响应能力的多维量化指标,得到聚合资源的整体响应能力,同时考虑聚合响应能力的不稳定性,求取指标权重并对响应能力进行评分。最后通过算例得出VPP在24 h内的响应能力曲线及评分,通过分析验证了文中方法的有效性。文中方法计算得到的整体响应能力信息可上报作为电网调控的依据,而且求得的响应能力评分可直观地评价聚合响应能力,有助于对VPP响应能力的分析与控制。     

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。     

计及源荷双边性能指标的市场交易模型

高比例可再生能源电网内,为促进优质可控电源与可控负荷的发展,提高系统供需平衡的调节能力,考虑电源和负荷响应性能进行电力市场交易模式设计。在电源侧引入机组的调节性能指标;在负荷侧设置负荷聚合商参与市场的场景,并考虑负荷响应偏差的随机性进而提出负荷响应性能指标,以区分不同响应特性带来的运行成本差异。为合理协调计及性能指标的源荷双边资源,设计了两阶段的差异化出清机制。以系统总运行成本最小化为目标,构建有负荷聚合商参与的日前市场出清模型。通过算例结果表明,计及源荷双边性能指标的交易模型,可以引导资源的优化配置,降低市场的风险和损失。     

虚拟电厂短时长精细化生产模拟方法与系统EI北大核心CSCD

分布式电源、电动汽车、温控负荷等需求侧可控异构分散资源渗透率逐步增加,迫切需要对其有效整合后参与电网调控。虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP)是聚合和管控海量分布式能源(distributed energy resources,DERs)的有效形式,而运行仿真工具是发挥其作用的重要支撑。鉴于此,该文给出覆盖DER设备建模、异构DERs聚合和集群协同控制等全环节的VPP短时长精细化生产模拟方法,并设计面向VPP参与电网互动的开放式仿真系统。在分析VPP短时长精细化生产模拟需求的基础上,归纳精细化仿真关键技术;基于DERs物理特性分析及管控架构构建,提出包含设备层和管控层的VPP精细化建模方法;以通用开放为原则,设计仿真系统实现方案,通过模块化建模和通用化架构及互动接口设计,实现对多种电网仿真引擎和多类DERs模型兼容。以包含异构DERs的单个VPP为例,介绍典型日VPP生产模拟结果,并以包含多VPP的区域电网为例,给出DERs集群功率调节响应过程及其参与频率紧急控制和功角稳定紧急控制的效果,仿真结果验证了所述方法和系统的有效性。     

电力现货市场下输配协同传输阻塞管理

电力现货市场中传输阻塞管理需要协调输电网和配电网可控资源。鉴于虚拟电厂(VPP)具有能够聚合分布式电源(DG)参与电力市场的良好特性,提出了配电网作为VPP参与电力现货市场阻塞管理的输配协同双层优化模型。输电网层综合考虑了由母线电压越限和支路/断面功率越限引起的输电网阻塞,实现了VPP和常规机组的协同优化;VPP层考虑了配电网可控DG和可中断负荷的参与并满足了配电网安全约束。通过2层之间的交互协调,实现了输配全局资源的经济利用、给出了更加合理的价格信号。对由IEEE 30节点输电网和3馈线、16节点配电网组成的输配全局电网算例进行仿真,结果表明了文中模型与方法的有效性。     

可调节负荷资源参与电网调控的思考与技术实践

随着新能源规模的发展和电网特性的变化,传统调节资源的调度空间越来越小,亟须有效拓展电网调节资源,推动"源随荷动"传统模式向"源荷互动"协同模式转变。在未改变现有智能电网调度控制系统结构的前提下,提出了可调节负荷资源参与电网调控的技术架构和若干技术。可调节负荷资源通过聚合商运营平台汇聚后与调度端负荷调控平台对接,构建调控机构-聚合商-负荷资源三级业务体系,实现调控机构与聚合商的监视、控制和市场等数据的实时交互,支撑负荷资源通过功率连续调节参与全网调度优化。中国华北电网对北京地区有序充电桩和分布式储能集群开展了168 h闭环控制,验证了文中所提技术路线的可行性。该路线陆续支撑了多个可调节负荷聚合商参与华北调峰辅助服务市场。最后,对大规模可调节负荷资源参与电网调控须面对和解决的技术问题进行了思考和展望。     

计及虚拟电厂市场交易的主动配电网两阶段优化调度

目前,虚拟电厂与主动配电网的耦合联系进一步加深,针对含有虚拟电厂市场主体的主动配电网优化调度问题,有必要研究系统内多种灵活性资源与虚拟电厂中不确定性因素在不同时间阶段的协调互动。以主动配电网综合成本最小化和虚拟电厂市场收益最大化为目标,提出一种计及虚拟电厂市场交易的主动配电网日前-实时两阶段调度方法。日前阶段,基于系统灵活性边界,构建了综合考虑网侧灵活性资源协调调度和虚拟电厂日前出清的双层优化模型;在此基础上,实时调整虚拟电厂竞标方案和主动配电网运行策略。最后,在改进IEEE 33节点系统中进行仿真试验,结果表明:所提模型可以有效提升虚拟电厂交易竞争力和配电网运行灵活性水平,可为未来电网市场化发展下的优化调度提供参考。     

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。     

高比例风电接入的电力系统灵活性评估与优化

针对含高比例风电接入的电力系统灵活性评估问题,建立了动、静态指标相结合的灵活性综合评估体系。其中,基于发电资源技术特性的灵活性静态指标用于评价系统中各类发电资源所固有的灵活性供给能力;基于电力系统运行特性的灵活性动态指标侧重针对风电和负荷的波动性和随机性,定量评估系统在不同运行状态下的灵活性不足程度。在此基础上, 提出了灵活容量缺额最小化的机组组合优化模型,在兼顾系统运行成本最优的基础上,构建了电力系统应对高比例风电接入的灵活容量缺额动态优化模型,可为系统灵活性的改造与规划提供参考。基于某省级实际系统数据的算例验证了所提指标与方法的有效性。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

虚拟电厂的灵活性辅助服务投标策略研究

虚拟电厂(VPP)作为灵活性辅助服务商,有助于缓解可再生能源的不确定性给电网带来的影响.由于VPP在灵活性辅助投标过程中,其内部风电预测出力和实际出力具有偏差性.因此,为了降低VPP参与灵活性投标出力受到偏差惩罚和投标风险,采用鲁棒优化法处理风电出力的不确定性.将不确定风电出力限制在一个确定区间内,通过调节鲁棒系数得出...     

配电网中广义虚拟电厂的柔性优化规划问题研究

分布式能源大量接入增强了电力系统不确定性,更容易出现电力不足或过剩的情况,为此需要的资源整合优化可以通过虚拟电厂技术实现。为解决配电网中分布式新能源、柔性负荷、储能等多种资源在虚拟电厂中的聚合与优化配置问题,定义了配电网中各项可控与不可控资源的柔性描述,以固定值、偏差量的形式描述其分布的柔性区间,并基于柔性参数的计算建立了以可控柔性总成本最小为目标的虚拟电厂柔性优化规划模型,通过柔性平衡条件和基本的不等式约束计算得到规划模型最终的约束条件。通过实例演算,表明该求解虚拟电厂柔性优化规划模型可以考虑经济性与规划裕度,选择适应性最优的配置方案,由此说明该柔性优化方法可以有效应用于虚拟电厂。     

考虑风电协议外送的调峰型电采暖虚拟电厂优化配置方法

针对风电外送型区域电网调峰需求,提出考虑风电协议外送的调峰型虚拟电厂电采暖优化配置方法。首先,分析风电协议外送型电网系统结构及互动消纳机理。针对蓄热式电采暖用能特性,量化推导蓄热式电采暖可调节特性,建立蓄热式电采暖需求响应模型。然后,联合火电机组与VPP协同调峰策略,建立以区域电网协议风电外送经济性最优为目标的虚拟电厂电采暖容量优化配置模型。选取黑龙江某区域电网进行了算例分析,结果表明所提方法正确有效。     

含源-荷-储的虚拟电厂经济性优化运行研究

虚拟电厂(VPP)作为一种新兴的能源聚合形式,可以降低风电、光伏等新能源入网时输出功率不确定性对电网安全的影响,提高供电可靠性,是未来新能源并网发展的方向.为提高VPP的调度灵活性,降低发电成本,使VPP获得更好的效益,在以往研究的基础上考虑负荷对VPP的影响,构建了考虑源-荷-储联合运行的VPP经济性优化调度模型,为...     

计及电动汽车和柔性负荷的微电网能量调度

针对近年来电动汽车(electric vehicle, EV)数量的不断增加和分布式发电的快速发展对电网造成巨大冲击的问题，提出了综合考虑电动汽车和柔性负荷等可控资源的优化调度方案，降低微电网运行成本并减少了对电网的冲击。首先建立考虑电动汽车和各种柔性负荷的“源-网-荷-储”微电网典型拓扑结构。然后对微电网中可调节资源进行建模，并考虑不同渗透率及电动汽车数量下峰谷平时段的重新划分，求解不同渗透率、储能容量及电动汽车数量下微电网的最低运行成本，同时确定最优微电网配置方案。最后通过仿真验证表明，所提优化方案可以在微电网运行成本降低8.1%的同时，将联络线功率波动维持在50 kW以内并且保持较高的柔性负荷用户满意度。