一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制制造技术

本发明专利技术涉及电气工程及其自动化技术领域，尤其涉及一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制。包括以下步骤：做出基本假设：网络损耗与线路阻塞暂不考虑，也即可忽略价格的空间变化进而便于分析新机制的特征；事故和不确定性备用暂不考虑，此时EL和ES的定价可不受备用需求的影响；不考虑新能源弃电，即新能源按照最大出力能力全额消纳；市场成员建模：建立传统可控机组、新能源发电、VPP、刚性负荷的提供或消耗EL与ES的模型；出清模型：考虑EL和ES的市场出清以及对应的经济调度模型和常规模型根本区别在于将功率向量拆分为EL部分和ES部分，并进行具体讨论。本发明专利技术的目的是提出了一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制。种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制。种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制


[0001]本专利技术涉及电气工程及其自动化
，尤其涉及一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制。

技术介绍

[0002]实现可再生能源(RES)的广泛使用是未来电力系统的最重要目标之一。由于可再生能源的间歇性和不确定性，仅依靠可再生能源渗透率较高的常规机组来平衡电力供需成本太高甚至不可行。虚拟电厂作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统，能够挖掘市场中各成员的调节能力，有助于整合RES，能够减少传统机组的功率平衡负担(例如斜坡、谷底需求和峰值需求)，并促进大量RES的消纳。近年来，虚拟电厂市场交易机制已进行了广泛研究，胡嘉凯等人采用价格制定者型虚拟电厂交易策略模型，结合了区间优化方法对不确定量建模，并设计了基于发电量及不确定性贡献度的分配机制。邓靖微等人构建了综合考虑网侧灵活性资源协调调度和虚拟电厂日前出清的双层优化模型，实现实时调整虚拟电厂竞标方案和主动配电网运行策略。Shan等人提出了面向虚拟电厂能量管理的点对点市场交易机制与模型，能够有效缓解VPP承担的计算压力，保护用户信息隐私。吴卓超等人建立差异性价格模型并据此建立集中交易模型，利用拉格朗日分解法将配电网运营商与各虚拟电厂运营商之间的耦合变量约束引入集中交易模型。Guo等人建立了一种考虑市场交易机制的电热互联虚拟电厂优化调度新方法，能够有效解决包括电、热、天然气等能源在内的复杂能源系统的运行和市场交易问题。
[0003]尽管在虚拟电厂市场交易机制方面已经开展了大量工作，但仍然没有直接评估电能量和电力调节价值的方法。难以量化需求侧资源在电力调节方面的真实贡献，不利于吸引丰富的灵活调节资源进入市场。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出了一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制，其特征在于：包括以下步骤：
[0006]步骤一：做出基本假设：网络损耗与线路阻塞暂不考虑，也即可忽略价格的空间变化进而便于分析新机制的特征；事故和不确定性备用暂不考虑，此时EL和ES的定价可不受备用需求的影响；不考虑新能源弃电，即新能源按照最大出力能力全额消纳；
[0007]步骤二：市场成员建模：建立传统可控机组、新能源发电、VPP、刚性负荷的提供或消耗EL与ES的模型；
[0008]步骤三：出清模型：考虑EL和ES的市场出清以及对应的经济调度模型和常规模型根本区别在于将功率向量拆分为EL部分和ES部分，并进行具体讨论。
[0009]作为进一步的改进，所述传统可控机组的建模方法如下：将系统内连接了传统机组的节点记为集合任意传统机组有功出力记作向量G
i
，进而按照式(1)将G
i
分解为
EL向量和ES向量g
i
；在市场出清中，传统可控机组既可提供EL产品，也可提供ES产品，其成本函数可以在常见的二次费用函数的基础上等价地改写为EL成本与ES成本加和的形式：
[0010][0011][0012]式中，a
i
，b
i
和c
i
依次为二次项、一次项和常数项的费用系数，I和1分别为T维的单位矩阵和元素全为1的列向量；上述费用函数的等价拆分过程如式(3)所示：
[0013][0014]由此可知，机组的EL费用形式与变换前的二次费用函数形式一致，ES费用是其输出的ES总量的二次函数；除费用函数以外，用G
i
表示任意机组的运行可行集合，则该可行集合应包含的约束条件包括出力上下限约束、爬坡约束；将其统一记为行集合应包含的约束条件包括出力上下限约束、爬坡约束；将其统一记为
[0015]作为进一步的改进，所述VPP的建模方法如下：将系统内连接了VPP的节点记为集合任意有功出力记作向量V
i
，进而按照式(1)将V
i
分解为EL向量和ES向量v
i
；在参与调节时，考虑到VPP主要承担电力调节的任务，例如通过延缓EV的充电配合上级电力系统运行，这里暂不讨论VPP提供EL的情况；VPP虽然可以提供ES，但任何时段提供过大的ES值都不利于其满足自身的用电需求，故同样采用二次成本函数的形式描述VPP提供ES的成本：
[0016][0017]式中，k
i
为成本系数，注意与有相似的形式，但其成本系数在很多情况下可以小于传统机组，VPP在电力系统中也就优先机组承担调节任务；同时ES上下界受到VPP边界点容量等限制，应具有上下界等约束，将VPP可行集合统一记为
[0018]作为进一步的改进，所述新能源的建模方法如下：将系统内连接了新能源发电组的节点记为集合任意新能源发电有功出力记作向量R
i
，进而按照式(1)将R
i
分解为EL向量和ES向量r
i
；在不考虑新能源弃电的情况下，经济调度模型中的和均作为既定的非优化变量处理；新能源发电必然是提供EL，向量R
i
元素均为非负值；新能源在ES方面的市场
属性取决于其边际效用。
[0019]作为进一步的改进，所述刚性负荷的建模方法如下：将系统内连接了不参与调控的刚性负荷的节点记为集合任意不可控负荷的功率记作向量D
i
，进而按照式(1)将D
i
分解为EL向量和ES向量d
i
；这部分负荷被认为是刚性必须满足的，经济调度模型中的D
i
和d
i
均作为既定的非优化变量处理；不可调控的负荷必然是消耗EL，向量元素均为非正值；与新能源相同，不可调节负荷的ES的市场属性取决于其边际效用。
[0020]作为进一步的改进，所述出清模型的具体讨论包括考虑目标函数和约束调节。
[0021]作为进一步的改进，考虑目标函数的出清模型具体讨论：首先，总的目标函数设置为最小化EL部分和ES部分共同组成的运行成本，即：
[0022][0023]上式的EL部分成本仅需包含传统机组的EL成本，新能源不计及发电成本，刚性负荷与VPP也不考虑EL方面的调控，故无需列入目标中；ES部分则由传统机组和VPP的调节成本共同组成；
[0024]其次，需考虑ES的平衡；这里需注意，在计算边际效用时的RPES(即向量)实际是一个未知的变量，如果直接将有效ES的平衡等式作为约束列入优化模型将难以求解；为此，将ES的平衡作为罚项列入目标函数当中，进而采用交替迭代的方法求解RPES的值以及其它的优化变量；具体地，假设有一个无穷大虚拟储能，它将承担系统内所有未平衡的ES，并按照市场最终的ES出清价格进行支付；将VB提供的ES记为向量b，则有：
[0025][0026]按照定义，b实际代表了系统内ES的供给缺额，当系统内ES供给充足且分配合理时，b将为一个0向量；虚拟储能提供的有效ES为其边际效用与总量的乘积，即U(b本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：做出基本假设：网络损耗与线路阻塞暂不考虑，也即可忽略价格的空间变化进而便于分析新机制的特征；事故和不确定性备用暂不考虑，此时EL和ES的定价可不受备用需求的影响；不考虑新能源弃电，即新能源按照最大出力能力全额消纳；步骤二：市场成员建模：建立传统可控机组、新能源发电、VPP、刚性负荷的提供或消耗EL与ES的模型；步骤三：出清模型：考虑EL和ES的市场出清以及对应的经济调度模型和常规模型根本区别在于将功率向量拆分为EL部分和ES部分，并进行具体讨论。2.根据权利要求1所述的一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制，其特征在于：所述传统可控机组的建模方法如下：将系统内连接了传统机组的节点记为集合任意传统机组有功出力记作向量G
i
，进而按照式(1)将G
i
分解为EL向量和ES向量g
i
；在市场出清中，传统可控机组既可提供EL产品，也可提供ES产品，其成本函数可以在常见的二次费用函数的基础上等价地改写为EL成本与ES成本加和的形式：加和的形式：式中，a
i
，b
i
和c
i
依次为二次项、一次项和常数项的费用系数，I和1分别为T维的单位矩阵和元素全为1的列向量；上述费用函数的等价拆分过程如式(3)所示：由此可知，机组的EL费用形式与变换前的二次费用函数形式一致，ES费用是其输出的ES总量的二次函数；除费用函数以外，用G
i
表示任意机组的运行可行集合，则该可行集合应包含的约束条件包括出力上下限约束、爬坡约束；将其统一记为合应包含的约束条件包括出力上下限约束、爬坡约束；将其统一记为3.根据权利要求1所述的一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制，其特征在于：所述VPP的建模方法如下：将系统内连接了VPP的节点记为集合任意有功出力记作向量V
i
，进而按照式(1)将V
i
分解为EL向量和ES向量v
i
；在参与调节时，考虑到VPP主要承担电力调节的任务，例如通过延缓EV的充电配合上级电力系统运行，这里暂不讨论VPP提供EL的情况；VPP虽然可以提供ES，但任何时段提供过大的ES值都不利于其满足自身的用电
需求，故同样采用二次成本函数的形式描述VPP提供ES的成本：式中，k
i
为成本系数，注意与有相似的形式，但其成本系数在很多情况下可以小于传统机组，VPP在电力系统中也就优先机组承担调节任务；同时ES上下界受到VPP边界点容量等限制，应具有上下界等约束，将VPP可行集合统一记为4.根据权利要求1所述的一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制，其特征在于：所述新能源的建模方法如下：将系统内连接了新能源发电组的节点记为集合任意新能源发电有功出力记作向量R
i
，进而按照式(1)将R
i
分解为EL向量和ES向量r
i
；在不考虑新能源弃电的情况下，经济调度模型中的和均作为既定的非优化变量处理；新能源发电必然是提供EL，向量R
i
元素均为非负值；新能源在ES方面的市场属性取决于其边际效用。5.根据权利要求1所述的一种基于能移和能位的虚拟电厂市场交易机制，其特征在于：所述刚性负荷的建模方法如下：将系统内连接了不参与调控的刚性负荷的节点记为集合任意不可控负荷的功率记作向量D
i
，进而按照式(1)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：范帅，何光宇，肖居承，李莉，李祖毅，何果红，唐春梅，
申请(专利权)人：上海上塔软件开发有限公司，
类型：发明
国别省市：