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。

考虑需求侧灵活性资源参与的国内外电力辅助服务市场机制研究综述

需求侧灵活性资源是未来支撑新型电力系统运行的重要手段之一,可以有效应对高比例可再生清洁能源并网带来的挑战,科学、合理、完善的辅助服务市场机制对推进需求侧灵活性资源的利用和发展具有重要意义。为此,对当前国内外典型辅助服务市场机制的相关研究与市场实践进行调研与综述。首先,分析梳理国内现有的需求侧灵活性资源参与电力辅助服务市场交易的机制,总结当前市场机制运营存在的若干问题;然后,介绍澳大利亚、美国、英国的相关市场机制,以及在需求侧灵活性资源利用方面进行的探索和实践;最后,对需求侧灵活性资源的利用以及未来我国电力辅助服务市场的建设提出相关建议。

支撑新能源电力系统灵活性需求的用户侧资源应用与关键技术

伴随着传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统转型升级,高比例新能源的接入和传统机组占比下降导致电力系统灵活性产生缺额。电动汽车、数据中心、P2X(power-to-X)等需求侧资源可以在多时间尺度为电力系统提供灵活性,是新型电力系统灵活性的重要组成部分。该文首先描述高比例新能源背景下输电网和配电网在不同时间尺度的灵活性需求,然后对比总结了典型需求侧资源的调节特性与应用实践,研究了需求侧资源在支撑高比例新能源输电网和配电网中运行、规划2个层面多时间尺度灵活性需求的应用场景。最后针对未来需求侧资源的研究重点,从聚合技术、电碳协同优化调控策略、可信调节能力量化和通信与信息交换标准等角度,对支撑新型电力系统需求侧资源应用的关键技术进行了总结与展望。

计及灵活性资源的综合能源系统源荷协调优化调度

可再生能源和负荷的波动性、不确定性等给综合能源系统(integrated energy system,IES)的安全灵活运行带来了极大挑战。为提高IES灵活调节能力与可再生能源消纳水平,提出一种计及灵活性资源的IES源荷协调优化调度方法。针对系统内运行灵活性需求,精细刻画各类资源灵活性能力,源侧根据电氢耦合单元运行特性构建热电联产机组(combined heating and power,CHP)和氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)联合运行模型,荷侧考虑综合需求响应的灵活性供给能力,建立系统综合灵活性供给模型。根据不同时刻运行灵活性不足问题分成2种调度模式,构建基于IES灵活性约束的优化调度模型,并进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的优化调度方法能够有效提高IES灵活调节能力和可再生能源消纳水平。

考虑需求侧灵活性资源的商业园区微网多目标优化调度

大规模可再生能源、电动汽车(electric vehicle,EV)和变频空调(inverter air conditioner,IAC)接入商业园区微网(business park microgrid,BPMG)产生的波动性和不确定性为系统灵活运行带来新的挑战。文章提出了一种考虑需求侧灵活性资源的BPMG优化调度方法。基于EV和IAC需求响应模型,量化BPMG需求侧灵活性资源提供的灵活性供给。结合源侧固有灵活性资源和灵活性需求,提出灵活性不足严重度指标,定量评估系统运行灵活性供需失衡的严重程度。在此基础上,建立兼顾运行经济性和灵活性的BPMG多目标优化调度模型,并使用CPLEX优化软件求解。仿真结果表明,所提模型能够协调调度源、荷两侧各类灵活性资源,有效提升BPMG的运行灵活性。

新能源电力系统灵活性供需量化及分布鲁棒优化调度

电网中新能源渗透率的提升导致电力系统在局部时段灵活性严重不足。针对现有处理电力系统灵活性和供需不确定性过于保守或冒险的问题,提出一种数据驱动的分布鲁棒优化调度模型。首先,考虑风光出力的时空相关性,基于Copula理论构建出力集合。结合场景法与区间法对电力系统灵活性需求进行量化,引入灵活调节因子表征各类资源参与灵活性调节的能力,建立灵活性供需平衡约束。其次,考虑电动汽车等需求侧资源的灵活性供给能力,以灵活性资源运行成本与电网灵活性缺额惩罚成本最优作为目标函数,建立数据驱动的两阶段分布鲁棒模型。为降低保守性,采用综合范数对其概率分布进行约束,减小了灵活性需求出现极端情况的概率。针对两阶段鲁棒模型求解问题,利用零和博弈思想将模型解耦为主问题和子问题,采用列与约束生成算法进行迭代求解。最后,仿真算例表明,所提模型相比于传统不确定性模型对提高电力系统灵活性裕度与经济性具有积极作用。

需求侧资源灵活性刻画及其在日前优化调度中的应用

由于分布式能源(DERs)在配电网的渗透率不断提高以及电力改革对售电侧的放开,充分发挥需求侧资源的灵活性变得愈加重要。该文以电动汽车(EV)和暖通空调(HVAC)两种典型的需求侧资源为例,在计及设备的物理特性和人为、环境因素的影响下,采用极端能量场景方法建立通用虚拟电池(VB)模型用于刻画其资源的灵活性。在此基础上,进一步针对交互平台参与日前电力市场情况提出了日前优化调度模型。仿真算例表明基于通用VB模型的日前优化调度可以分配日前调度计划及备用容量。此外,通过仿真验证了所提模型的有效性,并结合算例结果分析了其在运算效率与信息安全方面的优越性。

基于数据驱动知识显式嵌入的配电网最优需求响应策略

充分挖掘多元需求侧资源的灵活性,对于提升分布式新能源广泛接入背景下的新型配电网运行可靠性和经济性具有重要意义。然而,目前关于需求响应策略的解析化方法大多基于较为理想的用户行为观测和参数假设,纯数据驱动方法难以兼顾电网侧运行的复杂约束,策略的可用性存疑。为此,文章提出基于数据驱动知识显式嵌入的需求响应策略,首先,考虑到需求侧资源灵活性的强时段耦合特性,提出需求侧资源动态模型,定量分析需求侧灵活性资源的响应特性;其次,提出数据驱动知识的显式解析方法,将需求侧灵活性描述为混合整数线性模型并嵌入至配电网优化运行模型中,实现灵活实用的新型配电网供需交互与协调运行。最后,通过仿真算例验证所提方法兼具解析模型和数据驱动方法的优势,为不完全信息观测条件下源网荷协调运行提供较为实用化的解决方案。

源荷协同下计及电转氢和电动汽车的含风电配网日前优化调度

高比例可再生能源接入,其固有的间歇性使得消纳问题日益突出。电转氢和电动汽车是实现节能减排的重要技术,作为灵活性资源参与电网优化调度,有利于可再生能源消纳。提出了一种计及电转氢和电动汽车的含风电配网日前优化调度模型,首先基于电转氢和电动汽车的储能特性和可调特性建立模型,实现负荷特性改善;其次结合系统风电消纳和削峰填谷需求,提出一种基于功率值和功率变化率的分时调度成本模型,形成了源荷协同的灵活性资源控制策略;最后建立了以经济性最优为目标的含风电配网日前调度模型。在改进的IEEE33节点配电网系统中开展仿真验证,结果表明本文所提出的调度方法可以有效降低系统调度总成本和负荷峰谷差,促进风电消纳。

含EV集群的VPP参与主辅联合市场综合优化调度

通过研究电动汽车集群成为广义储能设备的可调度域,提出包含电动汽车集群的虚拟电厂参与主辅联合市场的优化调度模型。首先,利用电动汽车充放电模型与累计能量边界模型界定电动汽车个体可调度域,随后采用闵可夫斯基加法将电动汽车集群聚合为广义储能设备。同时,以收益最优为目标,提出虚拟电厂参与能量市场与辅助服务的三阶段综合优化调度模型。最后通过仿真分析,验证主辅联合市场下考虑电动汽车集群可调度域的优化调度模型的准确性与经济性。

考虑电动汽车移动储能特性的智能楼宇群能量管理方法

考虑电动汽车在不同建筑之间的移动性及其与多建筑之间具有的功率交互能力,提出一种基于电动汽车移动储能共享特性的两阶段智能楼宇群能量管理方法。以区域内互联的智能楼宇群为研究场景,考虑分布式可再生能源与楼宇基荷的不确定性,利用随机规划方法建立了含电动汽车移动储能特性的楼宇群运行成本最低的上层优化模型。基于上层优化确定的电动汽车在不同楼宇的能量分配,下层从楼宇群供需平衡的角度,利用分布式算法建立了含灵活资源调度成本、传输损耗的楼宇总运行成本最低的自治模型。算例结果表明,所提的模型及策略可以促进能源互补,提升楼宇群运行经济性及可再生能源利用效率,为高比例分布式可再生能源的并网消纳与平衡问题提供新的解决思路。

基于主从博弈的主动配电网阻塞管理

随着需求侧灵活性资源在配电网中的渗透率不断提高,其不协调的运行方式可能会导致配电网中线路阻塞和节点电压越限。为解决这些问题,提出了一种配电网节点边际电价统一出清的主从博弈双层调度框架。上层框架解决用户在负荷聚合商引导下的用电成本最小化问题,负荷聚合商为主从博弈的领导者;下层框架解决配电网系统运营商在考虑网络潮流安全和电压越限前提下的社会福利最大化问题,配电网系统运营商为主从博弈的追随者。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件和对偶定理,将非线性双层问题转化为单层混合整数线性规划问题求解。仿真算例验证分析了所提出的模型对缓解网络阻塞的有效性,以及灵活性资源在配电网阻塞管理当中的作用。