考虑居民用户可调节潜力的负荷聚合商日前投标决策优化模型研究

负荷聚合商能够充分挖掘居民用户资源参与需求响应,深化居民用电可调节潜力量化分析对负荷精准调控与负荷聚合商模式智能推广具有重要作用。首先,基于居民用电负荷调控差异性,考虑居民典型用电电器综合满意度计量,构建居民柔性负荷可调节潜力分析模型;然后,考虑负荷聚合商参与市场交易的运营模式,构建基于非合作博弈理论的日前投标决策优化模型;最后,通过算例仿真验证模型的有效性及适用性。结果表明该模型能够兼顾调控潜力,有效支撑负荷聚合商最优投标决策,为负荷聚合商推广下统筹资源优化调控提供借鉴与参考。

多品种电力市场交易下负荷聚合商投标策略及市场均衡分析

中国新型电力系统建设正面临灵活资源短缺等问题,亟须发挥负荷侧调节能力。随着电网与负荷双向交互越发频繁,更多负荷聚合商通过整合辖区灵活资源参与市场交易,导致以往由发电侧占主导的市场均衡被打破。为研究多主体负荷聚合商博弈策略,构建了能量-备用电力市场下负荷聚合商双层投标模型,并引入多场景描述非决策者投标不确定性对市场均衡的影响。通过强平稳算法(SSM)将多个双层模型转化为带均衡约束的均衡问题(EPEC)模型,并采用大M法、二进制展开法等线性化方法进行线性化。算例结果验证了模型及求解算法的合理性和有效性,表明基于EPEC模型的负荷聚合商最优投标策略更加契合实际市场规则,有助于系统优化负荷曲线,缓解灵活资源供需紧张。

基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式

居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应,在交易中往往不具有话语权和选择权,由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题;同时,居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱,难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权。因此,基于区块链技术设计负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式,针对包含3类柔性负荷的居民用户及聚合商的区块链节点,以自治共享为基本原则建立区块链节点模型和配置方法;基于负荷聚合商及居民用户节点间的聚合响应新模式,构建了基于聚合商非合作博弈、居民用户间演化博弈及聚合商与居民用户间主从博弈的激励机制,设计了激励相容的智能合约算法和区块数据结构,并提出响应标识因数和激励理性系数来评估所提交易模式的有效性;最后,经算例仿真验证表明,所提交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可确保聚合服务高效可信,有利于唤醒海量需求侧沉睡资源。

考虑云储能的综合能源运营商-负荷聚合商联盟混合博弈定价策略

为了准确描述负荷聚合商在与上级主体和同级主体进行能源交易过程中的各主体利益交互,以及用户侧储能昂贵且难以实施的问题。建立了综合能源运营商与负荷聚合商联盟之间的主从博弈模型,并特别考虑了拥有大量光伏用户的负荷聚合商之间的讨价还价博弈,以综合处理各主体之间的竞争与合作关系。为了实现负荷聚合商的低储高放策略,引入了云储能租赁的概念。采用二分法结合(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解所构建的模型,以在各方持续互动过程中实现最大化的效益。研究结果表明,所建立的涵盖云储能租赁的混合博弈理论模型在保证各主体利益的同时能够制定合理的定价策略。

考虑户用分布式光伏的负荷聚合商自建储能的容量配置

在新能源发电量将成为电量主体、太阳能发电将成为第一大电源的前景下,建立储能是解决光伏发电不稳定,限制光伏电力应用与输送和夜间缺乏光伏电力等问题的有效手段。以青海省果洛地区为参考,考虑到此地区用户分散性较大,主要用电为光伏消纳,且部分用户装有屋顶分布式光伏,为解决用户夜间用电问题和避免分布式光伏资源浪费,提出由负荷聚合商建立储能系统,结合容量约束条件,以收益最大为目标对储能系统进行容量配置;再采用非线性变化惯性权重改进的粒子群算法进行求解。结果表明,在解决上述问题的同时,聚合商既能获得自身收益,又能使签约用户节省用电成本,可有效促进更多用户与其签约,从而整合更多需求侧资源,为电网的需求侧响应及市场调控提供更好的辅助服务。

考虑负荷聚合商资源灵活度的荷源协调优化调度方法

为提高荷源协调控制效果,需研究如何为负荷聚合商分配与其调节特性更匹配的调节任务。分析了负荷聚合商模式下的日前调度过程中存在负荷终端特性限制引起的必然违约,在此基础上建立了负荷聚合商的资源灵活度指标。然后提出了考虑负荷聚合商资源灵活度的荷源协调日前调度方法,电网根据负荷聚合商的资源灵活度确定相应补偿价格,从而在分配调节容量时尽量保持灵活度低的负荷聚合商的意愿调节曲线波形,可在降低负荷聚合商必然违约电量的同时,避免根据违约率分配调节容量所产生的大量可能违约电量。最后通过算例验证了所提方法的有效性。

冰灾下考虑多重不确定性的负荷聚合商市场力评估方法

在极端场景下,负荷聚合商可能会控制市场以攫取超额利润。为此,以冰灾为例,提出一种考虑多重不确定性的负荷聚合商市场力评估方法。首先,利用UGF(通用生成函数)来描述冰灾下架空线路、风电机组随机故障的不确定性;其次,通过聚合各类不确定性的标准概率函数,提出市场力评估算子以建立负荷聚合商节点市场力评估模型;最后,基于出清模型的结果,构建时空市场力指标体系以辨识具有高市场力水平的关键负荷聚合商以及相应的关键时段。算例结果表明,该方法有效量化了冰灾下负荷聚合商的市场力水平,处于负荷水平较高区域的负荷聚合商在覆冰严重的时段更容易行使市场力。

面向省级电网灵活性需求的负荷聚合商双层交易策略

针对电力系统中灵活需求骤增与灵活资源稀缺的矛盾,电力市场竞价交易机制成为有效平衡解决方式。建立了考虑负荷聚合商参与需求侧灵活性资源交易的双层优化模型。当电源侧灵活性资源不能满足电网安全经济运行时,上层模型在电力保供与新能源保消纳等约束条件下,以需求侧灵活性资源调用成本最小为目标,得出需求侧灵活性需求。下层模型在满足上层模型灵活性资源缺额的情况下,以负荷聚合商的总收益最大为目标函数,基于可削减和可转移负荷得出负荷聚合商的聚合响应潜力,并参与电力市场进行集中竞价统一出清的优化交易。最后,基于高比例新能源接入的省级电网数据进行仿真分析,结果表明,所提双层优化模型可以满足灵活性资源需求量,同时提高负荷聚合商的收益。

基于负荷聚合商的需求侧响应优化模型研究

在电力市场中,由于用户参与市场的形式存在差异,需求侧的响应能力会影响电力供需场景下的价格波动。为了提升电力市场的稳定性和可靠性,考虑用户负荷调整能力,设计了需求侧资源聚合响应优化模型。首先,建立涵盖多种用户参与形式的需求侧响应架构,分析该架构下不同形式参与的用户需求响应机理,构建考虑间接参与用户主动响应的市场出清模型,并提出了相应的结算方法,保证该架构中需求响应机制的可持续性;然后,将电力市场中需求侧资源聚合商的收益映射至投标决策,提出需求响应在负荷削减与负荷转移2种合同模式下的投标优化模型;最后,通过算例对模型进行验证。计算结果表明,按照该投标策略,需求响应在选定的指标衡量下,改善了配电网可靠性及用户效益,验证了所提方法的合理性及有效性。

考虑用户心理的居民社区负荷聚合商优化调度

针对居民社区负荷具有分散性强、受影响因素多等特性,提出了一种考虑用户心理的居民社区负荷聚合商(LA)优化调度方法。首先,基于行为经济学中的前景理论对居民用户心理进行建模,得到了考虑用户心理的居民用户需求响应潜力模型;然后,计算在不同激励价格概率分布下,考虑用户心理的居民用户需求响应潜力最大值;最后,以LA收益最大为目标,提出了一种包含居民家庭可调负荷、电动汽车充电站、光伏系统、储能系统的居民社区LA优化调度方法。仿真算例结果表明,所提方法在节约LA运营成本的同时,可激发用户需求响应潜力、增大用户需求响应量。

基于源网荷储平台的负荷聚合商系统设计

以新能源为主体的新型电力系统与传统以火电为主的电力系统相比,具有间歇性、随机性等特点,对电网的安全稳定运行带来挑战。建立适应新能源特性的源网荷储协同互动电力系统运行新模式,将有效提升电网安全保障能力。负荷聚合商业务是在源网荷储平台模式下应运而生的,通过技术、市场双重手段调控用户侧以响应电网各类调节需求,确保电网安全运行。设计开发负荷聚合商系统,是为聚合商解决交易过程中的需求获取、聚合方案申报等问题,通过互联网提升与代理用户之间的沟通效率,提供智能申报策略决策支持、市场分析、交易复盘等辅助功能,提升交易水平,增加交易收益。

面向负荷聚合商的工业用户调峰潜力评估方法研究

随着新能源并网规模不断扩大,调节手段不足的问题逐渐凸显,亟需引导负荷侧参与需求响应以缓解电网供需压力。为了使负荷聚合商更加有效地了解不同工业用户参与调峰消纳的潜力与效果,开展调峰收益影响因素分析和调峰潜力评估方法研究。首先基于企业的真实调峰数据,通过灰色关联分析方法得到调峰前后指标的相关性;在此基础上,建立工业用户调峰潜力评估指标体系,提出基于改进熵权法-CRITIC的调峰潜力评估模型;利用工业用户参与调峰前的实际日负荷数据计算用户得分,得到用户调峰潜力排名。结果表明,该评估模型能反映工业用户调峰潜力,评价结果与后期的实际调峰收益情况基本吻合,验证了所提方法的有效性。

基于负荷聚合商模式的电网协同优化调度

在新能源在电网的渗透率增高以及柔性负荷作为调节手段出现的背景下,选取合适的调度模式,使得海量分布式的负荷资源参与电网调控,能够帮助实现削峰填谷、平滑负荷曲线等目标。基于负荷聚合商模式的协同控制结构,对包括电动汽车、空调负荷与储能设备的负荷资源进行聚合,建立了日前经济调度模型;在负荷聚合商的集群内部控制中,考虑设备的调度潜能,提出一种基于裕度指标的状态队列优先算法,实现部分负荷优先响应。最后,仿真算例得出了负荷聚合商参与电力系统的日前协同调度运行计划,验证了优化方法以及调控策略的可行性。

考虑负荷聚合商的源荷双侧合作协同运行策略

为应对可再生能源出力间歇性对电能供需实时平衡带来的挑战,利用供给侧与需求侧相互配合的运营模式,进而提出考虑负荷聚合商参与的源荷合作博弈优化模型。首先,构建考虑负荷聚合商的源荷合作运行基本框架,以解决源侧可再生能源出力波动性带来的电能供需供应难题。其次,计及源侧发电成本、弃风成本,荷侧需求响应成本,构建源荷双侧支付函数模型;并以源荷合作运行总成本最低为目标函数,以保证各参与主体的运行经济性。再次,基于Shapley值分配法,提出合作运行联盟内源荷双侧的成本分配策略,从而保证合作运行联盟的稳定性。最后利用算例仿真验证所提源荷合作运行策略的可行性与有效性。结果表明:所提策略可减小负荷峰谷差、减少火电机组出力、提高可再生能源消纳量、降低源荷双侧运行成本,对系统的经济环境效益具有积极作用。

计及负荷聚合商的综合能源系统双层主从博弈运行优化

随着综合能源系统(Integrated Energy System,IES)的兴起,传统的需求响应逐渐转变为综合需求响应(Integrated Demand Response,IDR)。如何在综合能源系统中建立涉及综合能源用户与负荷聚合商(Load Aggregator,LA)的多方利益主体运行机制和价格策略,是将负荷聚合商引入综合能源市场的首要问题。文章考虑两类需求响应类型,建立了综合能源系统、负荷聚合商和用户三者之间的运行优化机制和交易策略模型,并将其表达为双层主从博弈模型;提出了分布式组合求解算法,在三者不断交互的博弈过程中,实现三者利益均衡。考虑负荷聚合商是否实施电力辅助服务及综合需求响应,建立了3种情景,比较不同情景下综合需求响应策略、能源定价策略及能源交互策略。结果表明,文章所提出的负荷聚合商参与综合需求响应的运行机制有效地发挥了需求响应资源的作用,双层主从博弈模型的引入保证了该机制长久运行,为未来综合能源系统的发展提供了新思路。

考虑用户可调度潜力的负荷聚合商优化调度策略

充分挖掘需求侧资源的可调度潜力可以为电力系统调度提供可靠的数据支持。然而,需求侧资源的可调度潜力与用户内部心理因素、外部环境因素和电网运行工况密切相关,需要对其进行详细的建模分析。以居民用电负荷中占比较重的空调负荷和电动汽车作为研究对象,首先,从用户舒适度和物理层面建立数学模型,充分挖掘需求侧柔性负荷的可调度潜力。其次,在可调度潜力的基础上,采用负荷聚合商和居民用户签订协议的直接负荷控制模式,以负荷聚合商的利益最大化为目标函数,利用非合作博弈理论解决了各聚合商之间的最优投标决策问题。仿真算例验证了该模型不仅可以激励需求侧柔性负荷资源积极参与电力市场调控,实现各方的经济利益最大化,也可以有效减小负荷需求峰谷差,缓解电网供需平衡压力。

能量-备用多品种电力交易下空调负荷聚合商竞价策略

双侧电力市场的开放为公共楼宇暖通空调负荷作为需求侧资源参与电力市场提供了新的机遇。为了挖掘用电高峰时段空调负荷的调控潜力,根据暖通空调的运行原理,基于能量守恒定律、热力学原理、质量守恒原理等,建立了公共楼宇暖通空调的物理模型,提出了暖通空调的柔性控制策略。考虑空调用户在负荷聚合商的统一协调下参与能量和备用市场,构建了能量-备用多品种电力交易下负荷聚合商的双层竞价模型,其中上层为负荷聚合商竞价模型,下层为电力市场出清模型,并基于KKT条件及对偶理论将双层优化问题转化为带平衡约束的单层优化模型,实现模型的高效求解。算例分析结果验证了所提竞价模型的有效性。

电动汽车负荷聚合商参与调频辅助服务市场的方案研究

数量巨大的电动汽车充电桩可通过负荷聚合参与电力现货市场和辅助服务市场实现运行成本的综合优化。将对充电用户而言更易于接受的充电负荷灵活调整作为电动汽车负荷聚合商参与调频辅助服务市场的方式,从整体技术方案、市场机制设计、聚合平台设计、评估校核体系设计4个方面,开展了电力市场框架下的电动汽车负荷聚合商参与电网友好互动的方案研究。为解决海量充电桩的控制和通信问题,提出了服务调频辅助市场框架下的电动汽车充电负荷聚合平台云边端协同架构,可为电动汽车负荷聚合商参与辅助服务市场提供参考。

考虑用户舒适度和经济性的负荷聚合商调度决策分析

负荷聚合商调度决策过程中,忽略底层用户舒适度或依据主观偏好确定舒适度会造成用户不配合,导致调度结果不理想。引入模糊优化解决调度决策中经济性与舒适度之间的冲突,首先基于博弈理论建立权衡用户舒适度和经济成本调度的聚合商决策模型。其次,为了加快博弈模型的求解速度,对博弈模型进行线性化转换并制定了求解算法。最后,通过算例验证了决策模型的有效性,同时对调度结果进行多角度的分析,验证了模糊优化边界条件,分析了舒适度阈值的影响以及储能的替代影响。

考虑负荷聚合商的互联孤岛微网频率控制方法

频率对于孤岛微网的稳定运行至关重要,但可再生能源的接入和终端电气化率的提升导致孤岛微网频率性能恶化。文中为提升孤岛微网频率抗干扰性,并考虑负荷聚合商具有的可控负荷调节能力,提出一种基于双模糊控制的互联孤岛微网频率鲁棒控制方法。首先,针对互联孤岛微网的区域控制误差和单孤岛微网频率波动,通过模糊控制初步分配储能系统和其他可调系统的频率调节参考功率;其次,根据柴油发电系统和负荷聚合商的频率调节备用容量,通过模糊控制精细化分配可调系统的频率调节参考功率;然后,基于双模糊控制的互联孤岛微网频率控制模型设计滑模鲁棒控制器,提升柴油发电系统的鲁棒性。研究表明,本文提出的互联孤岛微网频率鲁棒控制方法能够抑制互联孤岛微网频率和联络线功率波动,提升孤岛微网鲁棒性,同时能够降低柴油发电系统的调频容量配置。