考虑多主体电能交易的云储能服务机制

为实现云储能业务的商业化推广,在保证用户整体效益最优的前提下,提出了一种考虑多主体电能交易的云储能服务机制,挖掘了储能资源与可再生能源匹配的价值,在电能交易中引入竞争机制,有效激励用户积极参与服务,提高用户自主性及交易效率,为云储能商业化业务提供了一种新的思维方式。首先,根据用户用能行为设计了云储能服务机制架构及业务流程。其次,构建了以用户净用能成本最小为目标的日前电能调度模型及策略。然后,建立了以多轮次集合竞价为规则的电能交易竞价及匹配策略。在此基础上,设计了违约处理及费用结算模型,以明确各参与主体的效益。最后,以某园区为例验证了所提服务机制的有效性。结果表明,该机制能够实现可再生能源的最大程度就地消纳,降低用户的用能成本,使用户间良性竞争,实现各主体多方共赢。     

基于动态电价机制的用户侧分布式储能电能交易策略

用户侧分布式储能具备优化用户电力负荷曲线和协调消纳系统侧可再生能源发电的能力。提出一种基于动态电价机制的配电系统用户侧分布式储能电能交易策略。首先,该策略在充分考虑新能源出力和用户电能需求不确定性的基础上,构建用户侧分布式储能和配电系统的日前电能调度模型;然后,根据动态电价机制对用户侧分布式储能调度计划和系统侧可再生能源消纳水平的影响,建立基于主从博弈的配电网运营商和用户侧储能运营商的电能交易模型,并采用启发式算法获取博弈模型的均衡解;最后,通过算例验证了所提电能交易策略可有效提升配电网运营商的经济效益与新能源消纳水平,并降低用户侧的运行成本。     

基于共享经济理念的园区分布式能源共享服务机制

共享经济是一种能够有效促进资源优化配置及利用的新型经济模式,其与分布式能源领域的融合对提升设备利用率、降低用户用能成本具有积极意义。立足园区,提出一种分布式能源共享服务机制。设计了共享服务机制的架构及业务流程,探讨共享服务机制的服务模式特征、服务态势特征,建立以用户净用能成本最小为目标的协调运行模型及策略。在此基础上,为明确各参与主体的效益与费用情况,建立了共享效益分配及费用结算模型。最后,通过算例分析验证所提服务机制能够有效地提升分布式供能和储能设备整体利用率、促进分布式能源就地共享消纳和降低用户用能成本。     

云储能用户在计划停电下的应急能源管理策略

在配电网发生计划停电的情况下,基于云储能的家庭微电网进入孤岛运行状态,考虑到云储能用户可用储能容量有限以及可再生能源出力的不确定性,提出应急能源管理策略以减小用户停电损失和用户不满意度.首先,将云储能分为供电储能和交易储能,供电储能的容量可以保证计划停电期间用户重要负荷的供电;其次,以减小用户停电损失和用户不满意度为目...     

基于改进Myerson值法的云储能双层优化运营模型

为深度挖掘集中式共享储能与分布式储能的在未来新型能源结构中的作用,提出了一种考虑多主体价值协同的云储能双层优化运营模型。首先,建立了综合利用共享储能规模效应和分布式储能用户互补性的云储能双层模型。其中,上层目标函数为考虑共享储能全生命周期成本的日经济效益最优;下层以用户联盟日运行成本最低为目标,并通过目标级联分析法（ATC）双层并行优化求解。为兼顾各参与主体利益及实现路径,提出改进Myerson值法解决链式联盟成本分摊和用户群带来的维数灾问题。最后,仿真结果表明,该模型可进一步提升社会整体层面上对清洁能源的消纳能力,且所提成本分摊方法能实现多方共赢,为未来用户侧大规模储能应用提供参考。     

电动汽车和能量云在家庭微网中的协同调度研究

随着电动汽车(EV)的快速发展,EV分布式储能的特性广泛受到关注和重视。但EV的首要特征仍是移动工具,EV并不具备传统储能单元所固有的稳定性和持续性。为了减小EV入网后无序充放电的不利影响,高效合理地发挥EV的储能特性和优化微网系统的能源管理,文中以家庭微网为背景,提出了一种能量云运营商运营下EV和共享储能协同运作的电力调度体系结构。能量云运营商既是共享储能设备的提供商,也是EV聚合参与电能调度的代理商。此外,能量云体系下的能量交易服务还支持用户之间的能量交互。在考虑EV和储能折旧成本的情况下,以用户的用电成本最小为目标建立了优化模型。家庭微网的实例研究验证了文中策略的合理性和经济性,能量交易服务能使所有参与者获利,进一步降低用电成本。     

区块链架构下考虑共享储能的用户需求响应

电力系统将逐渐步入高比例可再生能源的时代，而共享储能能够提高电力系统弹性从而有效消纳可再生能源。考虑到用户自建储能可能会因容量过剩造成不必要的沉没成本，以及运营商集中投资储能用户共享的商业模式存在投资成本高、运营中心化和不透明等问题，提出了基于区块链智能合约的分布式储能点对点交易模式。在储能共享的基础上，建立用户在需求响应机制下的负荷优化模型。以美国某地区的春、夏、秋、冬典型日电负荷为例进行仿真。结果表明，在合理利用共享储能基础上建立的考虑需求响应的充放电决策模型能够帮助用户平滑负荷曲线，实现“低储高放”，并且基于区块链架构的共享储能模式能为用户带来经济效益。     

供电短缺下微网客户与移动储能端对端交易模式及调度策略EI北大核心CSCD

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风、光等分布式能源作为微网主体电源在配电网故障发生时具备相当程度的主动支撑、调节能力。当微网预测到由于天气变化导致未来内部分布式能源供电短缺时,可提前与移动储能进行市场交易。端对端(peer-to-peer,P2P)交易模式能保证交易实时性,适合应对紧急度较高的用电需求。设计了供电短缺下微网客户与移动储能P2P交易模式及调度策略。首先,建立微网自主运行及能量互济模型,通过划分供电范围可预测各时段微网内存在电能需求的负荷信息。然后,建立购售电主体申报模型,为双方申报行为提供依据。基于连续双向拍卖机制进行撮合匹配,并提出偏差考核及违约结算机制。交易匹配后,移动储能在交通网-配电网耦合模型基础上进行优化调度,对接需电客户。最后,通过算例验证了P2P交易模式可行性,以及移动储能调度方法的有效性。     

计及参与成本贡献的用户侧云储能服务及其纳什议价模型

为了解决以共享经济概念为基础的云储能服务中用户与运营商之间的成本贡献及收益分配问题,提出了计及参与成本贡献的用户侧云储能服务及其纳什议价模型,对运营商独立投资的集中式云储能服务进行定价。在所述服务框架中,运营商优先对充放电需求互补的用户交换电能,再通过充放电或购售电来满足总体的净充放电需求;然后,采用Shapley值法为用户分配储能损耗贡献度,并综合考虑用户的新能源余量能量互济率及虚拟储能利用率,对分配结果改进,以进一步刻画用户服务费的差异性;最后,求解计及用户成本贡献的纳什议价模型,计算各用户的服务费。算例结果表明：所提方法减小了储能充放电损耗及总体用能成本,并提升了新能源消纳率;且改进Shapley值法的分配结果促进了用户将新能源余量上网及按需租赁虚拟储能。同时,纳什议价模型在保证用户服务费差异合理的前提下,兼顾了用户群体和运营商之间的利益诉求,促进了双方合作。     

基于氢储能的可再生能源系统协同规划方法

建立高渗透率可再生能源系统是实现碳中和的必由之路,然而可再生能源出力具有波动性与季节性,为实现可再生能源的长时间尺度规划,以最小年化成本为目标,将制-储-用氢环节纳入可再生能源规划决策,建立了全年时序生产模拟的基于氢储能的可再生能源系统模型,将系统成本问题与运行模拟问题统一到规划层面。为验证基于氢储能的可再生能源系统的优越性,对比基于电池储能的可再生能源系统的年化成本;验证具有不同风光资源地区的适用性,对比具有不同风光资源特性地区规划结果。最后,引入可调度能源价格与电解槽设备输入功率变化量对系统参数的灵敏度分析,并通过算例表明在两地区氢储能系统实现电能的季节性存储,虽然在转化效率上具有劣势,但是在经济性与弃电率上具有明显优势。     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

The existing electricity market mechanisms designed to promote the consumption of renewable energy generation complicate network participation in market transactions owing to an unfair market competition environment, where the low cost renewable energy generation is not reflected in the high bidding price of high cost conventional energy generation. This study addresses this issue by proposing a bi-level optimization based two-stage market clearing model that considers the bidding strategies of market players, and guarantees the accommodation of renewable energy generation. The first stage implements a dual-market clearing mechanism that includes a unified market for trading the power generations of both renewable energy and conventional energy units, and a subsidy market reserved exclusively for conventional generation units. A re-adjustment clearing mechanism is then proposed in the second stage to accommodate the power generation of remaining renewable energy units after first stage energy allocations. Each stage of the proposed model is further described as a bi-level market equilibrium problem and is solved using a co-evolutionary algorithm. Finally, numerical results involving an improved IEEE 39-bus system demonstrate that the proposed two-stage model meets the basic requirements of incentive compatibility and individual rationality. It can facilitate the rational allocation of resources, promote the economical operation of electric power grids, and enhance social welfare.     

基于云计算的异构能源系统能源管理方法

本文提出了一种基于云计算的能源管理方法,促进异构能源系统中可再生能源的整合。首先将能源供应商与能源产消者组成虚拟能源提供商,直接参与异构能源系统交易。其次建立云计算模型,用于系统内能源交易。然后考虑最小化客户能源使用成本和最大化能源供应商收益建立线性规划模型,促进可再生能源整合。在不同用户数量、可再生能源比例、储能结构的场景中对所提出的方法进行了测试,并与传统管理方法进行了比较。仿真结果表明,与MT方法相比,所提的方法可降低30%以上的系统成本,并且计算时间可满足实时能源管理服务。     

面向综合能源园区的三方市场主体非合作交易方法

多能互补、集成优化运行的综合能源园区作为耦合多种能源网络的底层终端,研究其市场运营机制对综合能源系统的发展和可再生能源的消纳具有重要意义。首先建立了包含能源运营商、含分布式光伏的用户、电动汽车充电代理商的综合能源园区模型,提出了以能源运营商为市场主导方的市场交易框架;其次,分析并建立了具有不同属性的三类市场交易主体参与的、各方理性追求自身利益最大化的非合作博弈模型;最后,以某商务型园区冬季典型日场景为例,对所提出的博弈模型进行了求解。仿真结果表明,博弈均衡时,能源运营商向其余两方供能,可以获得一定的收益;含分布式光伏的用户参与市场竞争,通过余量光伏上网售卖能够增加自身的光伏资源利用率,降低自身用能成本;电动汽车代理商选比各方报价并制定自身充电策略,能够降低自身充电费用并协助用户消纳多余的光伏资源,同时减少了用电早高峰时段对配电网的负荷需求。     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

Outage recovery is important for reducing the economic cost and improving the reliability of a distribution system (DS) in extreme weather and with equipment faults. Previous studies have separately considered network reconfiguration (NR) and dispatching mobile power sources (MPS) to restore the outage load. However, NR cannot deal with the scenario of an electrical island, while dispatching MPS results in a long power outage. In this paper, a resilient outage recovery method based on co-optimizing MPS and NR is proposed, where the DS and traffic network (TN) are considered simultaneously. In the DS, the switch action cost and power losses are minimized, and the access points of MPSs are changed by carrying out the NR process. In the TN, an MPS dispatching model with the objective of minimizing power outage time, routing and power generation cost is developed to optimize the MPSs’ schedule. A solution algorithm based on iteration and relaxation methods is proposed to simplify the solving process and obtain the optimal recovery strategy. Finally, numerical case studies on the IEEE 33 and 119-bus systems validate the proposed resilient outage recovery method. It is shown that the access point of MPS can be changed by NR to decrease the power outage time and dispatching cost of MPS. The results also show that the system operation cost can be reduced by considering power losses in the objective function.     

面向新能源消纳的调峰辅助服务市场双边交易机制与模型

高比例新能源接入对我国电网的调峰能力提出了更高要求,发展调峰辅助服务市场将成为促进新能源消纳利用的重要手段。梳理了我国现行调峰辅助服务的市场规则与交易流程,建立了基于火电机组单边报价的市场交易模型,该模型以火电调峰资源的调用成本最小化为目标,并考虑分时功率平衡、新能源弃电、火电爬坡等电网技术约束。为了充分发挥新能源机组的市场主体作用,设计了新能源与火电双边参与报价的市场机制及实施模式。并提出了以综合效益最大化为优化目标的双边交易模型,给出了不同市场主体效益评估方法。在实际算例中,分析单/双边交易机制下调峰市场交易结果、弃风弃光情况和不同主体收益,验证了模型的有效性。     

基于区块链的共享储能联合市场竞价模型与交易机制

随着可再生能源的普及率的不断提高,其固有的不确定性使储能技术在电力系统中的发展成为必然。目前,由于1)储能需求与资源配置不合理,2)缺乏储能共享机制这两点问题,储能的价值仍未完全释放。针对上述局限性,该文设计了一种基于区块链的储能共享机制。首先,文中建立了一个竞价模型,以最优化能源、频率和柔性斜坡产品联合市场中储能设备的投标策略。在此基础上,该文提出了一种基于区块链的点对点(peer-to-peer, P2P)共享储能机制,以实现可信和透明的交易。此外,本文涉及了一种智能合约,自动校验各交易主体提供足量储能服务的能力。最后,在Substrate私有区块链上的仿真结果验证了该机制的有效性。     

考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置

针对低碳背景下并网型微电网的优化配置问题,提出了一种考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置方法。通过在规划模型中引入阶梯碳交易机制,降低微电网的碳排放;以可再生能源发电功率与负荷功率的差值绝对值之和最小为目标,利用负荷需求响应引导用户改变用能策略,促进可再生能源消纳,减少储能配置容量,进一步降低微电网的碳排放和经济成本;建立包含风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、电解槽、储氢罐、燃料电池的并网型微电网的双层优化配置模型,上层模型以微电网等年值综合成本最小为优化目标,下层模型以微电网年运行成本和年碳交易成本之和最小为优化目标;采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法对双层优化配置模型进行求解。算例结果验证了所建模型的合理性和有效性,能够为含氢储能的并网型微电网的容量配置提供参考。     

未来电力系统储能的新形态:云储能

风电与太阳能发电等间歇性可再生能源的快速发展增加了电力系统对储能的需求,共享经济的迅速发展为储能的应用带来新的商业机会,基于储能设施共享的云储能可能成为未来电力系统新的形态特征之一。云储能是一种基于电网的储能服务,它使得用户可以随时、随地、按需使用电网级的共享储能资源池中的资源,可以显著地降低提供储能服务的成本。文中解释了云储能的概念,并对云储能商业模式的各个要素进行了详细阐述。在此基础上,分析了云储能的投资与规划、运行以及服务定价等关键问题,总结了当前的研究进展并提出了相关的研究思路与方法,探讨了未来为了促进云储能的发展与实施还需要着力解决的问题,对云储能未来的研究进行了简要的展望。