电力-绿证点对点交易下基于多产消者博弈均衡的分布式资源扩展规划

点对点(peer-to-peer,P2P)交易是近年来快速发展建立的配网内新型市场机制。由于投资建设周期较短,分布式资源的扩展规划将受P2P交易的显著影响。考虑多产消者间的博弈互动,该文建立基于多产消者博弈均衡的分布式资源扩展规划模型,并结合模型特征与求解需求构建基于Lp-BoxADMM的分布式求解算法。进一步通过基于IEEE标准测试系统的算例分析,验证所提模型及算法的有效性。分析P2P交易与多产消者间博弈互动行为对分布式资源扩展规划、新能源消纳、产消者成本收益的影响。

基于Stackelberg博弈的多微网系统点对点交易策略

多微网系统交易涉及各方博弈,在保障系统安全稳定的前提下,针对如何平衡各市场主体利益的问题,提出采用斯塔克尔伯格博弈研究多微网点对点交易策略。首先,建立微网内各单元运行和微网间交易模型,以多微网系统收益最大为目标,通过决定最优成交价格来激励微网间的合作交易。然后,以微网控制中心作为跟随者在保障自身收益的前提下给出交易策略。最后,以4个微网组成的多微网系统为算例进行分析,应用迭代搜索法求解纳什均衡。仿真结果表明,该方法可以提高分布式能源利用率、降低系统运行成本。

计及配电公司特许经营权的产消者点对点交易模型

在针对配电系统层面设计点对点电力交易机制时,需要考虑配电公司所拥有的特许经营权,通过设计适当的网络收费模式有效补偿配电系统基础设施所有者的投资和运行成本。提出一种计及配电公司特许经营权的产消者点对点交易模型。基于配电公司和产消者之间的主从互动关系,建立基于电气距离的过网费定价双层博弈模型,上层为以配电公司收益最大为目标的过网费价格决策模型,下层为考虑过网费的产消者最优调度模型;基于卡罗需-库恩-塔克(KKT)条件将双层博弈模型转化为单层混合整数规划问题,进而得到过网费价格;利用交替方向乘子法分布式求解产消者点对点实时交易电量和交易电价。IEEE 33节点配电系统的仿真结果验证了所提模型能在保证配电系统安全运行的基础上保障所有产消者利益,且能合理补偿配电公司因放弃部分特许经营权而产生的收益损失。

基于用户点对点交易的共享储能协同优化策略

共享储能作为新型运营模式,可有效降低投资成本与使用成本,为此提出一种基于用户点对点能源交易的共享储能运行优化策略,参与的用户可优先利用自身分布式能源进行点对点能源交易,填补用能缺口,并减少使用储能的成本。在用户与共享储能协同优化中考虑用户的负荷调节特性,根据电价和交易等信息进行适当调节,实现经济运行。利用历史数据进行仿真验证,结果表明所提出的方法能够有效地利用用户各类负荷的调节特性减少用户的运行成本,通过用户能源点对点交易,减少使用共享储能的服务费用和电网购电费用,实现用户共赢。

考虑与集中市场协同的本地点对点交易双层优化模型

随着配电网内分布式能源渗透率不断提升,合适的市场机制可促进分布式能源的就近消纳。构建了与集中市场协同的本地点对点交易双层优化框架,上层为本地点对点交易的纳什议价非线性模型,下层为集中市场出清线性模型。提出了两阶段求解方法求解所建模型,在阶段1将上层模型简化为最小化本地市场总运行成本模型,下层模型保持不变,并借助Karush-Kuhn-Tucker条件进行等价代替,将其转化为混合整数二阶锥问题进行求解;阶段2为支付效益最大化问题,可采用算术-几何均值不等式进行求解。以一个输配联合系统为算例进行仿真分析和有效性验证,结果表明所建模型能促进分布式能源的就近消纳,提高本地市场主体的收益,并保证配电网安全运行。

基于改进对偶动态规划的产销者点对点交易全分散式出清方法

分布式资源的增长使得电力用户逐步从消费者转变为产销者。主要针对产销者点对点(peer-to-peer,P2P)交易全分散式出清问题开展研究。首先,以产销者总成本最小为目标,综合考虑过网费与网络约束,建立产销者P2P交易模型。其次,基于多阶段优化理论将P2P交易模型转化为全分散式优化模型,并以节点累积偏移电压和线路累积使用容量为状态变量,清晰地刻画每一对交易对配电网运行的影响情况。接着,利用对偶动态规划(dual dynamic programming,DDP)进行求解。为了提高求解效率,采用帕累托最优割技术对DDP进行改进,以减少冗余Benders割的产生,在保证算法精度的同时提高其收敛速度。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。

双链式区块链架构设计及其点对点交易优化决策实现

在开放的售电侧市场中,具有电能生产和消费双重特性的产消者开展灵活对等的点对点交易。针对单链式区块链无法同时满足产消者交易的网络安全校核与去中心化问题,提出一种交易链和电能链耦合运行的双链式区块链及其点对点交易决策模型。其中交易链(公有链)实现产消者自主博弈的点对点交易,以市场方式最大化各产消者之间的经济利益;电能链(联盟链)以网络潮流为约束,实现市场交易方案的安全校核和调整。基于以太坊区块链开发平台,搭建IEEE 14节点配电系统点对点交易仿真场景。仿真结果表明,所设计的双链式区块链比单链式具有更高的交易处理效率和性能,能实现产消者点对点自主交易,保证了交易方案的安全自动执行。

考虑新能源不确定性和点对点交易的配网产消者分布式优化调度

交互能源(transactive energy,TE)是一种兼具市场特性和控制功能的机制,在保障系统安全灵活运行的基础上,以经济价值为控制因素实现系统供需动态平衡。首先,文章以含光伏(photovoltaic,PV)出力、储能系统(energy storage system,ESS)和可控负荷(controllable load,CL)的高渗透率产消者组成的配网为研究对象,建立允许产消者之间以及产消者和主网点对点(peer to peer,P2P)交易的交互平台,充分提高用户侧资源的灵活性。然后建立以配网运行成本最小的日前优化调度模型,其中基于截断通用分布模型准确描述光伏出力随机性成本,定量体现光伏出力预测偏差带来的经济损失,鼓励产消者提高预测精度。之后通过交替方向乘子法在保证产消者隐私的前提下进行分布式求解,通过有限的信息交互实现产消者P2P交易。最后,通过算例验证该模型的有效性。

面向零售侧的点对点交易体系:概念、国际经验与相关启示

在落实“双碳”目标,构建以新能源为主体的新型电力系统下,供需双侧预计将面临深刻变化。一方面,风电、光伏等新能源大规模接入,新能源开发呈现集中式与分布式并举的局面;另一方面,分布式产消者不断涌现,推动全新的市场交易需求与商业模式出现。为适应新能源高效消纳、挖掘分布式电源价值、充分激发供需双方交易积极性,面向零售侧的点对点直接交易模式应运而生。提出一种面向零售侧的点对点交易体系,阐述了其概念与特征,与传统批发市场及虚拟电厂的联系与区别。通过对比分析国外面向零售侧的点对点交易的具体实践,总结了当下推进点对点交易的若干关键瓶颈问题,并从我国目前电力体制改革现状出发提出相关建议。

基于非同质化代币的主动能量体社群点对点电能交易

区块链为主动能量体(AEA)社群的点对点(P2P)电能交易提供了现实的技术支撑,但经典的确权和存证方案难以满足AEA社群中个性化、差异化的交易需求,为此引入非同质化代币(NFT)与P2P交易订单一一对应,将差异化的实体电能资产映射为区块链上的数字资产,并随电能交易由售电方向购电方转让。交易过程采用链上链下相结合的方式:在区块链下,使用基于多维意愿的竞价算法进行P2P电能交易订单的匹配;在区块链上,售电方根据交易订单发行NFT并由购电方认购,实现了实体电能资产在数字世界中的价值表示和价值转移,可作为日后电能交付和电费结算存证。编写了基于以太坊的NFT智能合约并完成测试部署,设计了基于星际文件系统的数据分布式存储和基于OpenSea平台的数据查看方案。针对一个29节点的AEA社群进行数值仿真,结果验证了所设计方案的有效性。

配电系统中点对点电力交易市场设计与出清方法

随着配电系统中用户侧智能设备的不断并网和电力市场化改革的推进,越来越多的电力用户从传统的消费者转变为能同时生产电力的产消者,使得终端用户之间点对点(P2P)电力交易成为可能。在此背景下,提出一种能够有效考虑配电系统运行约束的事件驱动型P2P电力交易市场机制及其出清方法。首先,讨论P2P市场与现有电力市场的关系,初步建立事件驱动规则与市场运行机制。其次,采用灵敏度刻画P2P交易对电力系统运行的影响,进而建立市场出清优化模型,并采用拉格朗日乘子法进行分布式出清。然后,基于区块链平台实现完全去中心化的P2P电力交易市场机制。最后,通过算例验证所提模型能在保护配电网安全运行的前提下,快速、有效处理配电系统电力社区之间的P2P电力交易需求。

能源区块链中用户侧点对点交易支撑环境研究

能源互联网是传统能源转型和新能源发展的重要方向,区块链技术的弱中心化、防篡改、智能合约等特征天然适合能源互联网的交易需求。在能源互联网中开展点对点能源交易可以提高多主体效益,大力促进新能源建设。在此背景下,首先分析了区块链技术和能源互联网的可融合性;然后以能源局域网为应用场景,针对多元主体的特性,设计了一种满足能源区块链交易要求的融合共识与合约机制的多链结构支撑环境模型;最后从价值-信息-物理3个维度阐述了用户侧能源交易的实现方式及其优势,并对区块链技术在用户侧能源交易中的应用及扩展做了展望。

基于混合博弈的多微网-共享储能双层能量交易策略

为解决用户侧分布式储能运营方式单一、成本较高、利用率较低等问题,提出了兼具电能自营及储能共享模式的多微网-共享储能联合运行方式,从电力市场的角度出发,针对所提方式下的能量交易问题,考虑各微网间的利益冲突和信息不对称,提出了一种基于混合博弈的双层能量交易策略。首先,构建以上层共享储能运营商收益最大化、下层综合能源微网聚合体自身效益最大化为目标的主从博弈-双层能量交易模型;其次,引入综合能源微网聚合体中各成员间的合作博弈,使得综合能源微网聚合体中各成员间进行点对点交易,建立了共享储能运营商与综合能源微网聚合体混合博弈优化模型,并基于纳什谈判理论,将综合能源微网间合作博弈转化为聚合体效益最大化与合作收益分配2个子问题,使得合作收益能够在各成员中得到合理分配。然后,采用二分法与交互式乘子法相结合的方法对所构造的多目标优化问题进行求解。算例仿真结果表明,所提交易策略有效提升了综合能源微网聚合体的整体效益,并降低了对共享储能运营商的依赖,验证了所提策略的可行性与有效性。

考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度

为分析多个虚拟电厂间协同管理经济效益及低碳效益问题,提出了一种考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度方法。首先,建立混合博弈优化框架,分析电网运营商和虚拟电厂联盟间博弈关系。然后,构建以电网运营商为领导者、虚拟电厂为跟随者的混合博弈优化模型,并基于纳什谈判理论,将虚拟电厂成本最小化等效为联盟效益最大化和合作收益分配2个子问题。最后,将二分法和交替方向乘子法相结合求解混合博弈模型。算例分析表明所提模型能够降低虚拟电厂联盟的总成本及碳排放量,协调联盟间的运行,提升联盟经济性及低碳性,实现了联盟成员合作收益公平分配。

计及P2P交易的多冷热电联供型微网联合调度模型

针对当前纯电微网运行效率较低,且单独参与市场交易时缺乏竞争力等问题,构建了考虑微网间电能交互的多微网联合调度模型。首先,构建含冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)系统的微网基本调度模型,并通过“以热/冷定电”的方式提高微网调度策略的灵活性;其次,考虑到微网间可直接进行点对点(peer to peer,P2P)交易,建立了考虑P2P交易的多微网联合调度模型;最后,对一个市场运营商与三个CCHP型微网的案例进行仿真。结果表明,所提出的调度方式进一步降低了系统的运行成本。

考虑动态过网费的分布式电能交易与配电网运营联合交互

随着“双碳”目标下分布式能源装机规模的增长,分布式电能点对点(P2P)交易数量与规模将持续增加,通过建立短期过网费模型与动态调整机制进行分布式交易与配电网的长期交互运营,能够有效促进配电网在新型能源结构下的运营与成本回收方式转变。首先,基于P2P交易对电网产生的额外短期运营成本,建立了包含线路占用成本、电压调整成本和网损成本3个部分的P2P交易过网费模型,针对P2P交易量小分散、高频实时等特点采用连续双向拍卖方式进行交易撮合匹配。然后,进一步设计了考虑线路利用率以及增量成本的动态过网费更新调整模型,同时建立了购售电用户参与P2P交易的报价报量策略调整模型,基于Vensim DSS平台和MATLAB软件进行了长时间尺度的联合交互仿真。算例分析表明,所提动态过网费可以释放出更强的价格信号,刺激P2P交易在利用率较低线路上的潮流分布,同时抑制利用率较高的线路产生较多的净潮流增量,达到“促低抑高”的效果,实现网络资产的有效利用。同时,收取过网费在未来较长一段时间内并不会损害用户参与P2P交易的积极性。因此,可以促进分布式交易与配电网的良性协同发展,实现配电网用户与公共配电网运营商的共赢。

考虑配网潮流和源荷不确定性的多微电网点对点合作调度策略

分布式能源交易是电力市场改革的重要内容,随着微电网系统的发展,微电网参与电力市场交易是不可逆转的趋势。针对多微电网点对点(peer to peer,P2P)交易模式进行了研究,首先,基于条件风险价值理论量化多微电网中源荷不确定性影响,建立了不确定性环境下多微电网点对点交易模型。其次,考虑到多微电网P2P交易对网络安全的影响,以过网费为纽带,提出一种基于合作博弈的配电网–多微电网两阶段随机优化模型。然后,为保证合作联盟的稳定,提出了基于谈判系数的纳什谈判合作价值分配机制,尊重了联盟中重要参与者的利益诉求。最后,改进IEEE 33节点系统形成算例,验证了所提模型能够兼顾市场经济性和安全性,可为源荷不确定性影响下配电网中的微电网参与电力市场交易提供参考方案。

基于混合两阶段鲁棒的多微网合作优化运行

针对微网独立运行时面临运行成本高,受可再生能源出力和多能负荷功率不确定性影响大等问题,提出一种基于混合两阶段鲁棒优化的多微网合作运行方法。首先,为了应对源荷双重不确定性挑战,在传统两阶段鲁棒优化基础上,提出一种基于多场景数据的最恶劣概率场景驱动的混合两阶段鲁棒优化方法,并采用可并行计算列与约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法来提高求解效率。然后,在建立的多微网点对点分布式能源交易系统框架上,根据纳什谈判理论构造多微网合作成本最小化问题和收益分配问题,并提出一种耦合可并行计算C&CG的交替方向乘子法进行求解。最后,根据各微网不同的贡献率,设计一种基于点对点电能交易贡献度的非对称纳什谈判机制来分配各微网的合作收益。算例结果表明,所提方法能兼顾系统的鲁棒性、经济性和隐私性,并实现每个微网公平合理的收益分配。

基于纳什谈判和主从博弈的多园区综合能源系统优化调度

为充分考虑多园区综合能源系统(MCIES)中多利益主体间交易合作与多种能量间的耦合关系,提出了1种基于纳什谈判-主从博弈的点对点分布式交易策略。首先,建立考虑综合需求响应的MCIES主从博弈动态定价模型,以园区综合能源系统(CIES)运营商作为领导者,给下层用户制定动态电价与热价,用户响应电价与热价进行综合需求响应,CIES运营商根据用户的需求响应计划调整机组出力;其次,基于纳什谈判理论,建立包含主从博弈动态定价机制与CIES间合作博弈的MCIES双层优化模型;然后,将原问题等效为MCIES收益最大化子问题和合作收益分配最大化子问题,采用交替方向乘子法(ADMM)对模型进行求解。最后,仿真结果表明所提策略可实现CIES联盟利润的最大化,并合理分配收益,同时最小化用户用能成本。

基于集中-分散交易机制的多产消者两阶段鲁棒优化模型

针对产消者参与电力市场交易过程中的不确定性,提出一种多产消者两阶段鲁棒集中-分散交易模型。考虑产消者之间可进行点对点分散交易,建立多产消者集中-分散市场交易模型;考虑光伏出力不确定性对交易策略的影响,构建多产消者两阶段鲁棒市场交易模型;采用Nash谈判法实现多产消者合作剩余的公平分配。仿真算例验证了所建模型的有效性。