风电商与DR聚合商联营对电力市场竞争的影响

风电出力具有较强的随机波动性,风电与储能、需求响应(demand response,DR)等资源联营有助于缓解风电并网对电网的不利影响。基于寡头竞争博弈理论,研究风电商与DR聚合商合作联营参与电力市场竞争对市场均衡结果的影响。采用场景削减技术计入风速不确定性,建立了考虑风电商和DR聚合商联营参与电力市场竞争的多时段随机均衡模型。算例分析验证了模型的有效性和合理性,并表明与无DR资源情况相比,风电商与DR联营时倾向于在电价较高时段增加投标电力,而在电价较低时段减少投标电力,从而可以减轻市场电价的波动。同时风电商与DR联营有助于减少风电商的投标出力偏差,且风电商与DR聚合商都会有动机通过合作联营参与市场竞争。     

含风电和电动汽车的VPP现货市场投标鲁棒优化模型

当风力发电商(WPG)和电动汽车(EV)聚合商组成的虚拟电场(VPP)参与市场投标时,风电出力的不确定性、预测出力偏差以及市场价格的波动性,都是VPP在参与市场投标时需要考虑的因素。在计及上述因素的影响下,文中研究了由WPG和EV聚合商组成的VPP在日前市场和实时市场的联合竞价模型:假定VPP是价格的接受者,综合考虑日前和实时价格的不确定性,在日前市场中根据风电出力和市场价格的预测结果进行日前竞价,然后在实时市场上参与实时竞价。VPP不但可以通过EV充放电平抑WPG投标偏差,还可以根据价格信号进行充放电投标,实现削峰填谷。通过引入偏差考核机制,在日前和实时市场结束后进行统一结算。基于合作博弈理论,利用Shapley值法将总收益在WPG和EV之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,通过算例验证了模型的可行性和有效性,结果表明VPP参与日前和实时市场可以增加收益,降低出力和价格不确定性带来的风险,为新能源参与现货市场的建设提供参考。     

考虑风电与能源转换和存储设备联营的电力和 天然气市场均衡分析

风电出力较大的不确定性会导致参与市场竞争时的投标偏差问题,多能交易市场中的多能互补有助于降低风电投标偏差。首先,提出了风电商与电转气设备、燃气机组及储气装置分别以合作联营和租用联营模式参与投标竞争的电力和天然气市场交易框架。其中,两种联营模式均可完全弥补风电商在电力市场中的投标偏差,而且电转气设备、燃气机组和储气装置除了弥补风电投标偏差,还能利用不同能源市场价格差异参与套利交易。其次,为了研究比较不同联营模式对电-气市场均衡结果的影响,分别建立不同联营模式下的电力-天然气市场多时段古诺随机均衡模型。其中利用Shapley值法对合作联营模式下的风电商、电转气设备、燃气机组及储气装置进行利润分配。最后,通过算例仿真表明,所提出的两种联营模式有助于提高风电商的市场竞争力,缓解电力和天然气市场的价格波动,促进两个市场的高效平稳运行。     

多虚拟电厂参与日前电力市场的鲁棒竞标博弈方法EI北大核心CSCD

针对风电出力的不确定性和多元决策主体间的复杂博弈关系对虚拟电厂(VPP)参与日前电力市场的竞标方案的影响,提出了一种基于非合作博弈理论和鲁棒优化思想的多VPP参与日前市场的竞标博弈方法。设计了多VPP同时参与能量市场和调峰市场的非合作博弈框架和相应的交易流程。建立了各VPP在其余竞标主体报价方案的基础上,聚合多种分布式能源参与市场交易的非合作博弈竞标模型。计及风电出力不确定性对VPP运营的影响,通过强对偶理论和鲁棒优化方法将确定性竞标模型扩展为鲁棒优化模型,并在模型中引入了鲁棒调节系数来灵活调整VPP竞标方案的保守性。通过重复执行多轮竞标博弈的求解策略,直至各市场主体均不能从单方面改变投标方案中获利后,确定各VPP在日前市场中的综合出清方案。算例分析表明,所提方法给出了VPP在能量市场和调峰市场的投标优化方案,可为VPP最优参与电力市场多类型交易产品提供参考。     

基于随机古诺博弈的需求响应聚合商与多主体风电商联合投标分布式优化策略EI北大核心CSCD

针对日前和实时电力交易市场中风电商投标运营问题,提出基于随机古诺博弈的需求响应(demandresponse,DR)聚合商与多主体风电商联合参与市场投标策略,以降低风电出力随机性对投标的扰动影响,满足市场参与者的多主体利益需求。首先,基于经典古诺博弈理论同时描述多主体风电商面向电力市场和面向DR市场的竞价机制,形成了联合投标价格及正、负DR资源价格。其次,基于条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)方法建立计及风险量化的多主体风电商与DR资源联合投标权衡分布式优化模型,以协调各风电商的利润和风险管控。采用一致性交替方向乘子法对模型进行分布式求解并给出均衡解理论证明。最后,对比DR资源实时补偿方式和风电商与DR聚合商组成联营体方式,验证了所提策略在风电商投标稳定性及均衡多主体利益等方面的有效性与合理性。     

考虑风电投标偏差惩罚的电力市场均衡分析

在风电参与竞价的电力市场中如何处理风电投标偏差,是含风电电力市场设计的重要课题之一。为了研究风电投标偏差惩罚机制对风电商投标行为的影响,基于寡头竞争的古诺均衡理论,采用场景削减技术计入风速不确定性,建立了一个考虑风电投标偏差惩罚的电力市场随机均衡模型,并采用非线性互补方法求解。算例分析验证了模型的合理性和有效性,并表明,引入风电投标偏差惩罚机制可有效激励风电商减少投标出力与实际出力之间的偏差,有助于电力市场管理者通过选择合适的偏差惩罚力度控制风电商的投标偏差。     

基于改进Shapley算法的虚拟电厂博弈模型分析

风力发电和电动汽车和合作运行,有助于缓解风力发电的不确定性对电网带来的影响。本文研究风电商和EV聚合商在进行合作博弈时产生的利益分配问题,针对其中风电商的不确定性因素,引入投标偏差惩罚机制;建立风电商和EV聚合商利益分配模型;对于模型不确定因素的随机性,在结合传统的Shapley算法的基础上给出了改进的Shapley算法,有效的解决风电商存在不确定的因素的问题。最后,基于一个具体算例对利益模型和结果进行详细的分析,体现了改进的Shapley的可行性和优越性。     

风电参与投标的日前电力市场与需求响应交易市场联合均衡分析

风力发电具有较大的不确定性和较差的可调度性,当风电商参与日前电力市场投标竞争时,如何处理其中标出力与实际出力的偏差,是含风电电力市场设计的重要课题之一。首先,引入需求响应(demand response,DR)交易市场处理风电商的日前市场投标偏差,其中,DR交易市场的价格由DR用户投标竞争决定。其次,建立风电商参与投标的日前市场与DR交易市场联合均衡模型,其中,在日前市场中风电商和传统发电商以供应函数投标方式参与竞价;在DR交易市场中,针对风电实际出力不足和过剩两种情况,用户分别以供应函数和需求函数投标方式参与竞价;并采用蒙特卡洛模拟和场景缩减技术模拟风电实际出力。然后,将该均衡模型的求解转化为一个凸优化问题的求解,在理论上严格证明了均衡解的存在性和唯一性。并考虑到实际应用中存在的信息不对称性,采用分布式优化算法进行求解。最后,通过算例分析验证理论模型和求解方法的合理性及有效性。     

基于主从博弈的虚拟电厂参与多元竞争市场投标策略研究

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource,DER)灵活参与电力市场,但受市场多元主体投标行为不确定性的影响,VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市场中电价电量不确定性影响下VPP的优化申报问题,提出一种VPP灵活分段投标策略。首先,基于分布式能源运行特性构建了虚拟电厂聚合可调节能力评估方法,在考虑电力平衡需求的基础上,提出按可调节能力划分区间的VPP灵活分段投标策略。然后,构建了虚拟电厂参与日前电力现货市场投标的主从博弈模型,以实现VPP收益及社会效益的最大化。最后,采用强对偶理论和大M法将该均衡约束规划问题(equilibrium problems with equilibrium constraints,EPEC)转化为混合整数线性规划问题(mixed integer linear program,MILP)求解。算例结果表明,VPP采用灵活分段投标策略参与日前电力市场,可以充分利用其可调节能力,保障其投标需求有效中标,有效提升了VPP收益及社会效益。     

考虑风储参与的电力市场联动博弈分析

研究了考虑风电与储能参与的电力市场联动博弈问题。首先,在含有传统发电、供电、风电、储能商及用户的多方电力市场联动博弈模型中,针对风电与储能服务商的特点,设计了独立和联营2种运营模式,并分别建立了考虑投标风险的最佳风电投标量及储能充放电决策模型;然后,建立了基于多代理的电力市场联动博弈模型,对比和分析了2种模式下风电投标及储能充放电行为的差异,以及联营模式下考虑网络约束前后各方利润和线路负载等技术经济指标。仿真结果表明:风电商能够优化决策自身投标电量,获得合理的利润;风-储联营模式能够对风能进行合理转移,增加两者总利润;网络约束对市场中参与方的利润有重要影响。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

基于主从博弈的虚拟电厂双层竞标策略

虚拟电厂是一种集分布式能源和负荷为一体的综合能源服务商,也是一种新型的上网交易模式。由于虚拟电厂内部主体存在产权独立性,且电价竞标与电量竞标存在先后行动次序,应用Stackelberg动态博弈理论,建立虚拟电厂竞标问题的动态博弈模型。考虑风、光及负荷的出力波动和预测误差,分别建立虚拟电厂的电价竞标模型和电量竞标模型。基于两个子模型的主从递阶关系,利用最优性一阶条件和粒子群智能优化算法,求出模型的均衡解,确定虚拟电厂内多个分布式电源的交易电价与调度计划。最后对模型进行仿真,讨论不同场景下虚拟电厂的收益、电价竞标和电量竞标结果,验证模型的有效性。     

含风电机组与电转气设备的虚拟电厂竞价策略

随着电转气(power-to-gas,P2G)技术的不断发展和商业化应用,风电机组(wind power generation unit,WPGU)与电转气设备的协同运行逐步受到关注。电转气设备的运行方式比较灵活,可有效平衡风电出力波动,二者可协同形成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力市场运营。在此背景下,研究了含风电机组与电转气设备的虚拟电厂竞价策略。首先构建了含风电机组与电转气设备的虚拟电厂参与电力市场运营的模型架构。之后,以最大化总体收益为目标,构建了虚拟电厂在日前电力市场的竞价策略模型,并确定虚拟电厂自调度运行策略。然后,考虑到风电出力预测误差的不确定性,发展了基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的鲁棒竞价策略和机会竞价策略,以反映虚拟电厂不同的风险偏好水平。接着,采用成熟的商用求解器AMPL/IPOPT求解所构造的非线性优化模型,确定针对预期成本的鲁棒和机会竞价策略。最后,以北欧电力市场的实际数据为例说明所构建的优化模型和采用的求解方法的基本特征。     

考虑不确定性因素的虚拟电厂竞标模型

考虑了由风电场、抽水蓄能电站和燃气轮机组成的虚拟电厂(VPP).VPP可参与中期合同市场、日前市场以及平衡市场的运营,以利润最大化为其优化目标.由于电价和风电出力的不确定性以及不平衡惩罚的存在,VPP的竞标存在风险.针对电价预测精度较高、误差分布规律可以较为准确描述的特点,采用随机规划的方法处理电价的不确定性;针对风电出力预测精度较低、概率分布难以准确刻画的特点,采用鲁棒优化的方法处理风电出力的不确定性,即将不确定的风电出力限定在一个确定的区间内,通过调节鲁棒系数决策出不同程度上抑制不确定性影响的优化调度方案.基于上述两种方法,并考虑环境成本,建立了VPP鲁棒随机竞标模型,提高了VPP的实际利润,同时减轻了计算负担.算例分析证明了鲁棒随机竞标模型的有效性.     

基于协同免疫量子粒子群优化算法的虚拟电厂双层博弈模型

为了充分利用电动汽车（electric vehicle，EV）大规模的储能优势与代理聚合商在电力市场灵活购售电优势，以此弥补虚拟电厂（virtual power plant，VPP）内部供需不平衡情况，构建电动汽车参与的虚拟电厂双层博弈模型，对虚拟电厂同时进行内外部优化。首先，构建上层代理聚合商虚拟电厂完全信息动态博弈模型进行虚拟电厂外部优化；其次，构建虚拟电厂电动汽车聚合商合作博弈模型进行虚拟电厂内部优化，并利用改进的Shapley值分配虚拟电厂与电动汽车聚合商的合作收益；最后，以集成风电机组、可控负荷、储能电池、用户、电动汽车的虚拟电厂进行算例分析，采取协同免疫量子粒子群优化（coevolutionary immune quantum partical swarm optimization，CIQPSO）算法搜寻最优解。算例结果表明，电动汽车参与虚拟电厂能够同时提高两者的经济效益，提高虚拟电厂内部供需平衡能力。     

考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度博弈模型

以往的虚拟电厂(VPP)优化调度模型仅考虑VPP的经济性,所得最优调度方案往往无法满足配电网的安全需求,会造成线路过负荷、节点电压越限等问题,影响电力系统的安全稳定运行。为了权衡VPP的经济性与配电网的安全性,建立了基于非合作博弈理论的VPP优化调度博弈模型,并且采用随机规划法处理风/光可再生能源以及电价的不确定性。以某市城北变八引线配电网为算例,对VPP优化调度模型、配电网安全性模型以及非合作博弈模型三者的优化结果进行了比较,结果表明:当VPP与配电网以非合作方式进行博弈时,会采取相对保守的调度策略,削减各聚合单元的发电量,使VPP在获得较大利润的同时,配电网也能够保持较高的安全性,验证了所提非合作博弈模型的有效性和合理性。     

基于纳什议价方法的虚拟电厂分布式多运营主体电能交易机制

伴随着电力市场售电侧的日益开放化,虚拟电厂(virtual power plant,VPP)内不同利益体可通过电能交易提高经济效益.首先,文章针对包含分布式电源的运营商(distributed generation operator,DGO)、云储能运营商(cloud energy storage operator,C...     

新型电力系统背景下可再生能源参与电力市场交易策略研究

随着可再生能源接入比例和规模的扩大，可再生能源参与电力市场交易，多维度协同消纳正逐渐成为可再生能源并网发展趋势。从源荷两侧选取可再生能源场站、传统发电企业、电网企业等典型电力市场交易参与方，建立多方交易策略模型。利用合作型协同进化遗传算法求解纳什均衡，对各参与方的成本收益进行效益分析，为典型电力市场交易场景的多方交易策略模型的建立提供基础。通过算例计算分析表明，风电商与电动汽车用户联合组成虚拟电厂，参与电力市场交易所获得的利润比其单独参与电力市场的利润高出27.5%，说明虚拟电厂在充分利用风电资源的同时，还能调用电动汽车电源存储能力，创造更大的经济价值，具有更强的市场竞争力。