基于条件风险价值的综合能源系统低碳运行

为了减少综合能源系统（integrated energy system，IES）运行过程中的碳排放，提出一种基于条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）的IES低碳调度模型。首先，利用CVaR理论评估IES中不确定性带来的风险，并引入碳交易机制，将碳交易成本纳入目标函数，综合考虑各种设备的约束，建立了低碳经济调度模型；其次，采用yalmip + cplex优化软件对模型进行求解，算例验证了此模型的经济性和低碳性；最后，分析了耦合设备和储能设备容量变化对调度结果的影响，可为IES低碳运行提供参考。     

考虑广义储能和条件风险价值的综合能源系统经济调度

储能设备能够提高清洁能源利用率、减少系统运行成本,但传统储能由于价格昂贵限制了其本身的发展。为了充分发挥储能在综合能源系统中的优势,将需求响应、热惯性、电储和热储整合为广义储能(Generalized Energy Storage, GES)资源进行统一协调调度。另外,由于风电具有很强的不确定性,通过k-means方法聚类得到风电的典型出力场景。在充分考虑各种设备运行约束的基础上,采用条件风险价值(Conditional Value at Risk, CVaR)量化风电不确定性带来的收益风险,构建了计及CVaR的综合能源系统经济调度模型。最后,在Matlab环境下调用Cplex求解器验证了所提模型的有效性。     

考虑阶梯式碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化调度

为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出了一种基于鲁棒优化的微电网低碳经济调度模型。首先,利用两阶段鲁棒优化方法消除可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响。其次,将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。然后,建立了包含风电、光伏机组、微型燃气轮机、燃料电池及储能设备的微电网低碳经济调度模型,以各设备运维成本、系统购能成本和碳交易成本之和最小为优化目标,采用C&CG算法对所提调度模型进行求解。最后通过算例对所提优化调度模型进行验证。结果表明：两阶段鲁棒优化方法能够有效提高系统抵御风险的能力、引入阶梯式碳交易机制则可有效减少微电网运行的碳排放量。     

计及条件风险价值的含储热光热电站与风电电力系统经济调度

含储热的光热电站是一种可调度的可再生能源发电技术,其接入系统为实现高比例可再生能源消纳提供了新的技术手段。利用含储热光热电站可控的出力特性,以削减接入大规模风电后调峰问题带来的影响。考虑到风电和光照功率的不确定性会带来调度运行风险的增加,借鉴金融领域风险管理的概念,引入条件风险价值(CVaR)来度量不确定性因素给调度运行带来的风险损失,并以系统总调度成本和风险成本最低为目标,建立计及CVaR的含储热光热电站和风电的电力系统经济调度模型。采用IEEE 39系统对模型进行仿真分析,并探讨了不同风险系数、储热容量对优化调度结果的影响。     

考虑不确定性和楼宇储热的区域综合能源系统分布式优化调度

为了充分发挥多个区域综合能源系统(RIES)能量互补的优势,有效降低新能源随机波动对系统安全稳定运行的影响,基于条件风险价值(CVaR)理论,提出了一种考虑楼宇储热的RIES分布式优化调度方法。根据楼宇的热动态特性,建立楼宇等效虚拟热储能模型以及RIES优化调度模型;引入CVaR理论处理新能源出力的不确定性,实现系统运行成本和风险水平的权衡;建立RIES能量共享模型,并采用自适应步长交替方向乘子法实现模型的分布式求解;根据各RIES的交互贡献度,对RIES能量共享的收益进行分配。算例测试结果表明,所提方法能有效降低各RIES的运行成本,并在兼顾鲁棒性与经济性的同时实现RIES利润的公平合理分配。     

基于CVaR理论的综合能源系统经济优化调度

为解决综合能源系统(IES)中供需双侧不确定因素对运行调度带来的风险问题,将CVaR理论引入IES运行调度问题,提出一种计及风、光出力和电、热负荷不确定性的IES经济调度模型。该模型以IES运行风险费用最小为目标函数,综合考虑电力网络、天然气管网、热力管网以及机组出力等多种约束条件。运用双层优化的思想将上述模型进行转化,采用快速粒子群优化算法和内点法进行求解。通过算例分析置信水平、多能流约束和单位功率调整费用对运行费用的影响,验证了CVaR理论在IES经济调度中的有效性。     

采用条件风险方法的含风电系统安全经济调度

针对风电等新能源发电和负荷的随机性,引入条件风险方法,构建了电力系统条件风险调度模型。为了量化随机性因素所引起的不确定性,以电网安全条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)作为电网安全指标,取代一般调度模型中的安全约束。由于含随机性变量概率密度的函数积分计算困难,因此将电网安全CVaR函数进行变换和离散化处理,并采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合的方法进行计算。含风电随机出力的系统算例表明,采用条件风险约束的电力系统安全调度模型可在不同的电网安全CVaR值、不同的置信水平下,获取相应的侧重经济性或安全性的系统最优调度结果。     

基于CVaR量化不确定性的微电网优化调度研究

分布式可再生能源(Distributed Energy Resources,DER)以微电网的形式大规模并网,其稳定运行面临着挑战。针对微电网中可再生能源出力的不确定性及调控过程中柔性负荷调整量过大可能会使用户满意度下降的问题,建立了考虑DER出力不确定性和计及用户满意度的日前优化调度模型。首先,采用基于条件风险价值(Conditional ValueatRisk,CVaR)理论对微电网不确定性风险进行量化处理,提高系统运行稳定性,并将其转化为风险成本。其次,将优化前后的新旧负荷曲线差异程度作为评判用户满意度大小的指标,在满足微电网经济运行的同时,提高用户侧的用电体验感。以微电网综合运行成本最小和用户满意度最大为目标函数,建立优化调度模型。最后,采用改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型,并通过仿真分析了不同置信水平及三种方案下的优化结果,从而验证了所提模型的有效性。     

考虑条件风险价值的两阶段发电调度随机规划模型和方法

大规模风电、光伏等可再生能源发电的接入给电力系统运行带来巨大的不确定性因素,从而使系统调度人员在制定发电调度计划时面临发电费用波动风险。借鉴金融领域风险管理的概念,探讨发电调度过程中利用条件风险价值(conditional value-at risk,CVaR)度量系统不确定性给发电调度带来的风险,将风险水平限制在可接受的前提(或条件)下追求发电费用最小,从而进一步完善传统的发电调度模型。该文考虑日前调度和实时运行两阶段的调度过程,同时计及可再生能源出力和负荷的不确定性,基于场景技术模拟不确定性建立考虑条件风险价值CVaR的两阶段随机规划发电调度模型。通过IEEE RTS 24节点系统的模拟仿真,讨论了不同风险偏好程度下系统的经济性和风险水平之间的关系,为系统调度人员的调度决策过程提供有价值的参考。     

考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度策略

为提高可再生能源的利用效率、促进风光消纳并且降低碳排放量,构建一种考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度模型。将柔性负荷纳入系统调度计划,通过调控柔性负荷弥补因风光出力不确定性造成的功率缺额,进一步促进系统风光消纳。以系统综合运行成本最小为目标函数,并引入阶梯型碳交易机制,实现系统低碳经济运行。采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对模型进行求解,并设置3种场景对比分析所提优化调度策略的有效性。算例仿真结果表明,调度模型能够兼顾安全性、经济性和低碳性,系统弃风弃光量显著减少,负荷峰谷差明显缩小。     

基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽 主从博弈优化调度

为了充分考虑综合能源系统的低碳性以及多能负荷响应特性的复杂性,提出了考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易机制的能源枢纽(Energy Hub, EH)主从博弈优化调度策略。首先,为有效评估多能负荷柔性特性和响应能力,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到楼宇EH模型中,构建了考虑多种热量扰动因素的精细化综合需求响应模型。其次,考虑到供需双方的绿色调节能力,构建了奖惩阶梯型碳交易成本模型。并基于Stackelberg博弈理论,建立了能源枢纽运营商和用户的低碳优化模型。最后,提出了结合CPLEX工具箱的差分进化算法对所提模型进行求解。算例仿真验证了所提方法能够有效限制系统的碳排放量,充分发挥了需求侧资源的响应能力和减排潜力,实现了EH经济性和环保性的双赢。     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。     

基于多主体主从博弈的区域综合能源系统低碳经济优化调度

为解决环境污染以及区域综合能源系统中多市场主体利益冲突的问题,提出一种考虑奖惩阶梯型碳交易机制和双重激励综合需求响应策略的区域综合能源系统多主体博弈协同优化方法。首先,为充分考虑系统的低碳性,在博弈模型中引入奖惩阶梯型碳交易机制限制各主体碳排放量,并在用户侧提出了基于价格和碳补偿双重激励的综合需求响应策略。其次,考虑源-荷-储三方主动性和决策能力,以能源管理商为领导者,供能运营商、储能运营商和用户为跟随者,建立了基于碳交易和博弈协同优化的多主体低碳交互机制,并构建了各主体的交易决策模型。最后,采用结合Gurobi工具箱的自适应差分进化算法对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性,即各主体在低碳框架下可以合理调整自身策略,并兼顾系统经济、环境效益。     

考虑广义储能及光热电站的电热气互联综合能源系统经济调度

为解决以可再生能源为主体的多元化低碳供能问题,引入光热电站充当热电联产机组,综合考虑将电储能、储热系统、储气罐与负荷侧灵活资源视为广义储能,充分发挥电热气灵活耦合与多能互补特性,提出了一种电热气互联综合能源系统(EHGIES)经济调度方法.首先,构建EHGIES结构,并建立主要设备模型.然后,以系统运行成本最小为目标,建立了EHGIES常规调度模型.在此基础上,考虑不确定性因素,采用条件风险价值理论描述系统的运行风险,建立了EHGIES经济调度模型.最后,通过仿真验证了所提方案的可行性与有效性.     

计及电力保险的电力市场主体最优决策

为转移可再生能源出力不确定导致的收益风险,引入产出性电力保险,同时考虑可再生能源配额制(RPS)要求,探讨电力市场主体最优交易决策。针对捆绑式可再生能源电力购售,构建了引入条件风险价值的可再生能源发电商与售电公司博弈最优利润模型,并利用逆向归纳法求解在有无电力保险下的最优交易决策。另外,根据RPS要求与用户效益,设计了非捆绑式可再生能源电力的交易策略。算例分析结果表明,引入产出性电力保险能有效促进可再生能源发电商投产积极性,节约售电公司成本,降低绿色证书价格波动对售电公司的影响,对售电公司完成RPS要求具有较强的促进作用。     

计及柔性负荷的综合能源系统低碳经济运行

多能互补的综合能源系统 (integrated energy system, IES) 能够有效提高能源使用效率，解决环境污染等问题。在此背景下，提出了一种考虑柔性负荷 (flexible load, FL) 和碳交易机制的IES优化调度模型。首先，将碳交易机制引入系统调度模型中，综合考虑整个能源供应环节的碳排放，并采用过排放罚金机制以促进系统节能减排。然后，将FL分为可削减负荷、可转移负荷和可平移负荷三类，应用于IES的低碳经济运行之中。在此基础上，以碳交易成本、FL调度成本、系统能耗成本之和最小化为优化目标，考虑电力系统网络约束、天然气系统网络约束和能源中心 (energy hub, EH) 内部约束，建立了IES低碳经济调度模型。最后，采用算例系统对所构建的模型和采用的方法进行验证，并分析了罚金价格对于系统碳排放的影响，以及FL在消纳风电和节能减排方面的作用。     

考虑风光不确定性与电动汽车的综合能源系统低碳经济调度

综合能源系统耦合负荷侧多种能源需求,是就地消纳分布式能源的有效手段。为协调多利益相关者场景下综合能源系统与电动汽车之间的调度问题,提出了一种考虑风光不确定性与电动汽车的综合能源系统双层模型的优化调度策略。首先,针对风光出力随机性,采用拉丁超立方采样生成场景,然后利用改进削减速率的快速前代消除技术进行场景削减。其次,为了挖掘电动汽车的需求响应潜力,在分时电价基础上,根据负荷与可再生能源的匹配度提出一种动态定价机制来引导电动汽车有序充放电,并研究其充放电策略对运行成本与碳排放量的影响。最后,算例分析结果表明,与分时电价相比,所提定价机制与调度策略能提高能源利用率与EV的调度灵活性,有效降低两利益相关者的运行成本与系统的碳排放量。