一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制制造技术

本发明专利技术公开了一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，属于电力调度技术领域，风电场(WPP)对风力发电量的预测比风电聚合商更精确；风力发电量预测是风电场的私人信息；风电聚合商的目标是激励各风电场披露真实私有信息，同时尽可能少地向风电场提供支付；由于各风电场地理位置接近，风力发电量预测结果通常是相关的；在此条件下，构造了一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制；最后，以某风电聚合商实际数据为基础进行了一个案例研究，从实证上验证了技术方案有效性。证上验证了技术方案有效性。证上验证了技术方案有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制


[0001]本专利技术属于电力调度
，具体涉及一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制。

技术介绍

[0002]风电、光电等可再生能源在发电装机中所占比例越来越大；然而，由于风能和太阳能等可再生能源的可变性和不可预测性，在将可再生能源纳入目前的电网调度时，出现了难于消纳的难题；
[0003]将不同的风电资源聚合在一起可以降低整体的可变性，这对电网调度和风电场是有利的；因此，风电场聚合下的利润可能大于风电场单独参与下的总利润；随机VCG机制是用来解决风电场聚合不确定性调度机制的有效方法；风电场是电网调度中的调度对象；本专利技术通过风电场聚合商将不同的风电资源聚合在一起，降低了风电场群整体的出力波动性。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：风力发电的不确定性难以解决，为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种用于风力发电预测的高斯混合模型。
[0005]技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术的一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，包括以下步骤：
[0006]1)利用高斯混合模型来模拟风力发电量的分布；
[0007]2)采用批发电力市场的双结算系统，说明了不确定性下集合的优势，即金融学中的风险共担，证明风电场单独参与对系统的贡献至少与个人价值相同；
[0008]3)通过聚合风电场，聚合商参与市场并获得预期利润Vθ)，预留效用，通过随机VCG机制主导策略激励相容。
[0009]进一步地，所述的步骤1)具体包括如下步骤：
[0010]1.1)初始数据的获取
[0011]假设风力发电服从高斯概率密度函数，通过求得相应风电的概率密度函数来模拟风力发电的分布，对风电做出更好的预测；专利技术使用了来自某地区电网的历史风力发电数据；
[0012]1.2)风电随机性分析：
[0013]风速是不确定的，所以风电也是不确定性的；假设W表示风力发电的随机变量，在该高斯混合模型下W的概率密度函数可表示为：
[0014][0015]其中，k是混合物组分的数量；α
k
是第K个分量的先验概率；是第k个分
量的高斯密度。
[0016]进一步地，所述的步骤1)中，首先，使用K
‑
mean聚类将对W的支持划分为K个簇，将μ
k
固定为每个簇k的中心；为简单起见，将μ
k
排序为μ1＜
···
＜μ
K
；然后，使用期望最大化算法来获得每个k的α
k
和这种高斯混合模型在风电聚合的背景下是很有意义的；在日前阶段，聚合商只能判断风力发电量W遵循高斯混合分布，而风电场有更精确的预测；特别是，风电场知道类型k的值；k间接预测第二天的生成情况，比如K＝5，表示非常低、很低、中等、高或者非常高；换言之，k给出了W的后验分布；专利技术强调使用混合模型来突出聚合商和风电场之间的分层信息结构。
[0017]进一步地，所述的步骤2)具体为：在日前市场中，市场参与者以p>0的价格提供电力合同(即恒定电量)；在实时市场中，当实现随机发电时，市场参与者对任何短缺(即与合同的负偏差)按q>p的价格收费；为简单起见，假设任何盈余(即与合同的正偏差)都是免费的。
[0018]进一步地，所述的步骤2)具体包括如下步骤：
[0019]假设x
+
＝max{x,0}；当风电场i单独参与市场时，预期利润定义为以下优化问题的最优值：
[0020][0021]其中x
i
代表电力合同；
[0022]导出最优电力合同是很容易的；
[0023]定义风电场i单独参与市场时的最优电力契约：
[0024][0025]式(3)中，F
X
(
·
）代表随机变量X的累积分布函数，同时，式(3)即为式(2) 的解；
[0026]风险池(风险共担)的思想是将单个风电场聚合成一个池，这样总的可变性或风险最小化；
[0027]假设N个风电场作为一个集合参与市场时，预期利润定义为以下优化问题的最优值：
[0028][0029]与式(2)类似，聚合条件下的最优电力契约，即(4)的解为：
[0030][0031]聚合的优势可在下面的结果中得到证明；
[0032]假设聚合下的预期利润大于等于个人参与下的预期利润之和，即：
[0033][0034]当除风电场i外的所有风电场作为一个整体参与市场时，预期利润定义为以下优
化问题的最优值：
[0035][0036]与式(2)类似，除去风电场i后，在聚合条件下的最优电力契约，即式(7) 的解为：
[0037][0038]风电场i在聚合下对预期利润的边际贡献与个人参与下预期利润的关系为：
[0039]V(θ)
‑
V
‑
i
(θ
‑
i
)≥V
i
(θ
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0040]此外，边际贡献之和大于等于聚合下的预期利润，即：
[0041][0042]上述结果表明，风电场单独参与对系统的贡献至少与个人价值相同。
[0043]进一步地，所述的步骤3)具体为：通过聚合风电场，聚合商参与市场并获得预期利润V(θ)；另一方面，为鼓励风电场与聚合商签订合同，聚合商需向每个风电场支付最低付款；这种最低付款被称为预留效用，对于风电场i，用R
i
(θ
i
)表示，这取决于风电场i的类型；
[0044]为了激励问题公式化，首先考虑所有i的R
i
(θ
i
)＝V
i
(θ
i
)，其中预留效用反映了机会成本，而边际成本忽略不计；
[0045]如果聚合商知道θ，它向每个风电场i支付R
i
(θ
i
)，并获得非负的预期利润，如式(6)所示：
[0046][0047]同时，通过式(9)，有
[0048]V(θ)
‑
V
‑
i
(θ
‑
i
)≥R
i
(θ
i
)
ꢀꢀ
(12)
[0049]但是，聚合商不知道每个风电场i的类型θ
i
；
[0050]的目标是设计一个机制，代表聚合商引出风电场的真正类型并获得最大的利润；
[0051]目前在机制设计框架中对问题进行了形式化描述；在机制中，每个风电场i 报告一个类型它可能不是真正的类型θ
i
；与之前类似，定义和关键部分是聚合商向每个风电场i支付的费用这取决于所有风电场报告的类型和风电场实现的发电量。
[0052]进一步地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，其特征在于，包括以下步骤：1)利用高斯混合模型来模拟风力发电量的分布；2)采用批发电力市场的双结算系统，说明了不确定性下集合的优势，即金融学中的风险共担，证明风电场单独参与对系统的贡献至少与个人价值相同；3)通过聚合风电场，聚合商参与市场并获得预期利润V(θ)，预留效用，通过随机VCG机制主导策略激励相容。2.根据权利要求1所述的一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，其特征在于，所述的步骤1)具体包括如下步骤：1.1)初始数据的获取假设风力发电服从高斯概率密度函数，通过求得相应风电的概率密度函数来模拟风力发电的分布，对风电做出更好的预测；发明使用了来自某地区电网的历史风力发电数据；1.2)风电随机性分析：风速是不确定的，所以风电也是不确定性的；假设W表示风力发电的随机变量，在该高斯混合模型下W的概率密度函数可表示为：其中，k是混合物组分的数量；α
k
是第K个分量的先验概率；是第k个分量的高斯密度。3.根据权利要求2所述的一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，其特征在于，所述的步骤1)中，首先，使用K
‑
mean聚类将对W的支持划分为K个簇，将μ
k
固定为每个簇k的中心；为简单起见，将μ
k
排序为μ1＜
…
＜μ
K
；然后，使用期望最大化算法来获得每个k的α
k
和这种高斯混合模型在风电聚合的背景下是很有意义的；在日前阶段，聚合商只能判断风力发电量W遵循高斯混合分布，而风电场有更精确的预测；特别是，风电场知道类型k的值；k间接预测第二天的生成情况，比如K＝5，表示非常低、很低、中等、高或者非常高；换言之，k给出了W的后验分布；发明强调使用混合模型来突出聚合商和风电场之间的分层信息结构。4.根据权利要求3所述的一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，其特征在于，所述的步骤2)具体为：在日前市场中，市场参与者以p＞0的价格提供电力合同，即恒定电量；在实时市场中，当实现随机发电时，市场参与者对任何短缺(即与合同的负偏差)按q＞p的价格收费；为简单起见，假设任何盈余(即与合同的正偏差)都是免费的。5.根据权利要求4所述的一种在地区电网中风电聚合商日前调度机制，其特征在于，所述的步骤2)具体包括如下步骤：假设x
+
＝max{x，0}；当风电场i单独参与市场时，预期利润定义为以下优化问题的最优值：其中x
i
代表电力合同；导出最优电力合同是很容易的；定义风电场i单独参与市场时的最优电力契约：
式(3)中，F
X
(
·
)代表随机变量X的累积分布函数，同时，式(3)即为式(2)的解；假设N个风电场作为一个集合参与市场时，预期利润定义为以下优化问题的最优值：与式(2)类似，聚合条件下的最优电力契约，即(4)的解为：聚合的优势可在下面的结果中得到证明；假设聚合下的预期利润大于等于个人参与下的预期利润之和，即：当除风电场i外的所有风电场作为一个整体参与市场时，预期利润定义为以下优化问题的最优值：与式(2)类似，除去风电场i后，在聚合条件下的最优电力契约，即式(7)的解为：风电场i在聚合下对...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建维，夏可青，徐晓亮，赵月辉，陈根军，王永，朱正国，肖娟，张子英，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：