一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略制造技术

本发明专利技术提出一种考虑虚拟电厂参与电力市场的合理交易策略：首先对虚拟电厂参与市场交易的不确定性因素进行分析并建模；分析虚拟电厂在各子市场交易的收益，并采用CVaR法对风险因素进行建模，最终得到虚拟电厂参与交易的投资组合模型。本发明专利技术中所提出的交易策略可以为虚拟电厂参与市场交易提供有效参考，使虚拟电厂在交易时有效缓解不确定性因素带来的交易风险，解决了独立分布式能源发电之间缺乏有效协调控制的问题，保证系统稳定性，促进能源间的互补利用，工程实际人员可以据此展开相关研究工作。究工作。究工作。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略


[0001]本专利技术属于电力系统的电力市场领域，主要涉及一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略，适用于实现虚拟电厂的优化交易模拟。

技术介绍

[0002]近年来由于传统电力生产带来的环境问题日益严重以及新能源发电技术的进步，新能源发电在电网中的渗透率逐渐增加。但新能源发电带来的不确定性、波动性，对系统的稳定性造成干扰。虚拟电厂可将分布式发电机组、可控负荷和分布式储能等设施有机结合，通过配套的调控技术、通信技术实现对各类分布式能源进行整合调控。
[0003]随着我国电力市场改革的推进，虚拟电厂作为一种综合型售电商逐渐参与到电力市场中，可将富余的电量出售，也可在厂内电力不足或组要调整时从市场购买电量，实现资源与收益的优化调控。在日趋竞争激烈的电力市场中，发电厂面临着不同的供应市场选择，而不同的市场具有独特的市场价格和收益率波动特征。虚拟电厂由于其复杂多样的构成，在市场竞争中存在多维度的不确定性。如何采通过合理的交易策略，使虚拟电厂更好地参与电力市场的交易中，在保持电力系统稳定性的基础上，实现交易利益的最大化，进而为提高可再生能源利用率、降低传统发电方式带来的环境问题提供有效参考，成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案主要包含以下步骤：
[0006]步骤A：针对虚拟电厂的主要动力部分(传统发电机组、新能源发电机组、电动汽车)参与到中长期交易市场、现货市场(主要日前市场、日内市场和实时平衡市场)的不确定性因素进行分析与建模；
[0007]首先对虚拟电厂参与市场交易的主要不确定性因素：风力发电、光伏发电、电动汽车充放电进行分析，主要包括以下步骤：
[0008]步骤A1用韦布尔分布概率密度函数模拟风速,并建立风电机组输出功率与风速之间的分段函数关系；
[0009]步骤A2用β分布模拟短时间段内光照强度的概率，并得到光伏电池的出力；
[0010]步骤A3在V2G(Vehicle to Grid)模式下，建立电动汽车充放电时刻的概率密度函数；
[0011]步骤A4对不确定性因素，根据历史数据，采用自回归滑动平均模型生成相应的时间序列，重复操作得到N个未来T时段的序列场景。
[0012]步骤B：从虚拟电厂参与市场交易的收益和风险着手分析，建立交易组合优化模型。
[0013]主要包括以下步骤：
[0014]步骤B1：对虚拟电厂参与市场交易的收益进行分析；所述虚拟电厂参与市场交易的收益分析，其特征将在于：虚拟电厂参与市场交易的收益R包括中长期合约收益R
L
，现货市场收益RI与R
R
。
[0015]步骤B2：对虚拟电厂参与市场交易的成本(主要体现为火电机组的发电成本和运行成本)进行分析；
[0016]步骤B3：对虚拟电厂参与市场交易的风险进行分析；虚拟电厂参与市场交易的风险分析，其特征将在于：对每个不确定性造成的损失对应的置信水平定义相应的损失值。由于CVaR具有凸性和次可加性，故采用多损失CVaR进行风险分析。
[0017]步骤B4：基于步骤B1
‑
B3的分析，建立虚拟电厂交易组合优化模型。虚拟电厂交易组合优化模型，其特征将在于：定义考虑风险和成本的利润目标函数为利润期望函数，约束条件包括市场约束、机组运行约束、系统约束等。
[0018]本专利技术的有益效果体现在：
[0019]本专利技术基于电力市场化改革不断推进的背景，设计了一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略，充分分析虚拟电厂在各子市场交易中所面临的不确定性因素，建立了投资组合交易模型，对虚拟电厂参与市场交易，合理管控交易风险及提高自身收益具有借鉴意义。
附图说明
[0020]图1为不确定性因素一天内出力波动趋势图；
[0021]图2为不同风险厌恶值下交易电量优化结果；
[0022]图3为交易利润与风险随风险厌恶值变化曲线；
[0023]图4为不同新能源渗透率下交易优化结果；
[0024]图5为交易利润与风险随新能源渗透率变化曲线；
[0025]图6为电动汽车一天内充放电优化运行曲线。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0027]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。
[0028]一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略，具体包括以下步骤：
[0029]步骤A：针对虚拟电厂的主要动力部分(传统发电机组、新能源发电机组、电动汽车) 参与市场交易的不确定性因素进行分析与建模:
[0030]步骤A1风力发电进行分析
[0031]用韦布尔分布概率密度函数模拟风速：
[0032][0033]其中，
[0034]k为形状参数，是一个无因次量；C为R度参数，其量纲与速度相同；
[0035]风电机组的输出功率与风速之间的函数关系具体可以用以下分段函数表示：
[0036][0037]其中
[0038]v
ci
—风电机组的切入风速
[0039]v
co
—风电机组的切出风速
[0040]v
r
—风电机组的额定风速
[0041]P
rW
—风电机组的额定功率
[0042]步骤A2光伏发电进行分析
[0043]用β分布模拟短时间段内光照强度的概率，其概率密度函数如下：
[0044][0045]其中，
[0046]r—时段内的实际光照强度/W
·
m
‑2；
[0047]r
max
—选择时段内的最大光照强度/W
·
m
‑2；
[0048]a，b—β分布的位置参数和形状参数；
[0049]上式中参数可以由历史气象数据拟合得到，从而可以确定光照强度分布位置参数a和形状参数b。
[0050]利用式(3)可转化得到光伏电池的出力：
[0051][0052]其中，
[0053]P(t)—t时刻光伏电池组件出力/MW；
[0054]A—单位电池组件面积/m2；
[0055]η—电池转化效率，与温度有关；
[0056]I(t)为t时刻太阳能辐照强度/MJ
·
m
‑2。
[0057]步骤A3电动汽车充放电分析
[0058]在V2G(Vehicle to Grid)模式下，电动汽车在充放电时刻的概率密度函数如下：
[0059][0060][0061]分别为电动汽车充放电时的概率密度，[t
c1
,t
c2
]∪[t
c3
,t
c4
]为负荷低谷时段， [t<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略，其特征将在于：所述策略主要包括以下步骤：步骤A：针对虚拟电厂的主要动力部分(传统发电机组、新能源发电机组、电动汽车)参与到中长期交易市场、现货市场(主要日前市场、日内市场和实时平衡市场)的不确定性因素进行分析与建模；步骤B：从虚拟电厂参与市场交易的收益和风险着手分析，建立交易组合优化模型。2.根据权利要求1所述的一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略，其特征将在于，虚拟电厂不确定性因素的分析与建模：主要包括以下步骤：首先对虚拟电厂参与市场交易的主要不确定性因素：风力发电、光伏发电、电动汽车充放电进行分析：步骤A1用韦布尔分布概率密度函数模拟风速,并建立风电机组输出功率与风速之间的分段函数关系；步骤A2用β分布模拟短时间段内光照强度的概率，并得到光伏电池的出力；步骤A3在V2G(Vehicle to Grid)模式下，建立电动汽车充放电时刻的概率密度函数；步骤A4对不确定性因素，根据历史数据，采用自回归滑动平均模型生成相应的时间序列，重复操作得到N个未来T时段的序列场景。3.根据权利要求1所述的一种考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略，其特征将在于，虚拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凌燕，庄重，郑文明，刘晓婕，孙宇，陈子豪，吴国奇，柴婷逸，岳立，钱宇轩，
申请(专利权)人：北京中电飞华通信有限公司，
类型：发明
国别省市：