一种多目标的能源管理模型及方法技术

本公开实施例涉及能源管理技术领域，公开了一种多目标的能源管理模型及方法，所述方法包括：分配系统运营商基于运营成本最小化对分配网络进行调度，并对日前交易市场进行清算，得到市场清算结果；虚拟电厂根据市场清算结果，基于预期收益最大化通过内部需求响应供应商和外部需求响应供应商获取需求响应；利用本公开的示例性实施例，一方面，通过需求响应交易市场，虚拟电厂可以减少其在电力市场上的能源交易，使得虚拟电厂对网络的依赖性得到缓解；此外，可以减少虚拟电厂的不平衡罚款，可以缓解配电系统的网络拥堵；另一方面分配系统运营商对分配网络进行调度，并对两个市场进行清算，能够使其运营成本最小化以及社会福利最大化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
一种多目标的能源管理模型及方法


[0001]本公开实施例涉及能源管理
，具体涉及一种多目标的能源管理模型及方法。

技术介绍

[0002]在强有力的经济支持和社会政策下，可再生能源发电快速增加，但它们的随机性给电力系统的稳定运行带来很多挑战。为了应对这些挑战，虚拟电厂应运而生，将分布式发电机组整合为参与电力市场或提供系统支持服务的个体。
[0003]目前很多研究人员为虚拟电厂提出了不同的控制策略模型，包括风险约束随机模型、双层决策模型等。为了参与需求响应，有些专家提出将分布式能源发电引入到电力市场，为买卖双方直接的交易做准备，有效管理可再生能源发电的间歇性，并且降低了购电成本。
[0004]由于虚拟电厂的不确定资源的间歇性和随机性特征，如可再生能源发电机组、需求负荷和市场价格，虚拟电厂可能无法在日前交易市场上配置日前清算的能源，导致虚拟电厂在日前交易市场清算的电力和实时调度之间出现偏差，因此，虚拟电厂可能面临监管市场的不平衡罚款，这将导致其利润的严重减少。
[0005]另外，如何优化交易市场的采购支出、如何提高虚拟电厂的预期收益以及如何使社会福利最大化也是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本公开实施例提供一种多目标的能源管理模型及方法，以解决或缓解现有技术中的以上一个或多个技术问题。
[0007]根据本公开的一个方面，提供一种多目标的能源管理方法，包括：
[0008]分配系统运营商基于运营成本最小化对分配网络进行调度，并对日前交易市场进行清算，得到市场清算结果；
[0009]虚拟电厂根据市场清算结果，基于预期收益最大化通过内部需求响应供应商和外部需求响应供应商获取需求响应。
[0010]在一种可能的实现方式中，虚拟电厂根据市场清算结果，基于预期收益最大化通过内部需求响应供应商和外部需求响应供应商获取需求响应包括：
[0011]所述虚拟电厂获取内部需求响应供应商根据报价信号调整的弹性需求响应；
[0012]所述虚拟电厂通过需求响应交易市场获取外部需求响应供应商的需求响应服务；
[0013]所述虚拟电厂基于所述内部需求响应供应商的出价、内部需求响应供应商的出价和监管市场价格做出决策。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述虚拟电厂通过需求响应交易市场获取外部需求响应供应商的需求响应服务包括：
[0015]根据市场清算的结果，所述虚拟电厂向需求响应交易市场发出出售多余的电量或
购买短缺的功率的呼叫信号；
[0016]外部需求响应供应商通过所述需求响应交易市场接收呼叫信号，并根据所接收的呼叫信号向所述虚拟电厂提供需求响应服务。
[0017]在一种可能的实现方式中，根据市场清算的结果，所述虚拟电厂向需求响应交易市场发出出售多余的电量或购买短缺的功率的呼叫信号包括：
[0018]当虚拟电厂的总实际输出量超过其在日前交易市场上的结算电量时，虚拟电厂在需求响应交易市场中以高于下调价格的价格出售其多余的电量；
[0019]当虚拟电厂的实际总输出功率低于其在日前交易市场上的清算功率时，虚拟电厂在需求响应交易市场中以低于上调价格的价格购买短缺的功率。
[0020]在一种可能的实现方式中，在外部需求响应供应商通过所述需求响应交易市场接收呼叫信号，并根据所接收的呼叫信号向所述虚拟电厂提供需求响应服务中，所述外部需求响应供应商向所述需求响应交易市场提供的负荷量为：
[0021][0022]式(1)中，q
j
表示需要减少或增加的总负荷；表示外部需求响应供应商可以为虚拟电厂提供减少负荷的选择，包括减少负荷、转移负荷和利用现场储能；表示外部需求响应供应商可以通过调整成本函数来增加负荷并收益的选择；j表示第j个外部需求响应供应商；s表示减少负荷的情况；D表示增加负荷的情况；n表示外部需求响应供应商的总数量。
[0023]在一种可能的实现方式中，当虚拟电厂的总实际输出量超过其在日前交易市场上的结算电量时，外部需求响应供应商增加负荷，外部需求响应供应商向虚拟电厂提供需求响应服务的投标的成本函数为：
[0024][0025]需求响应交易市场的价格λ
D
为：
[0026][0027]或，当外部需求响应供应商增加其负荷时，增加负荷的投标价格λ
D
表示为：
[0028]λ
D
＝ψ1λ
X
；
ꢀꢀꢀ
(4)
[0029]式(2)
‑
(4)中，λ
D
表示需求响应交易市场的价格；j表示第j个外部需求响应供应商；n表示外部需求响应供应商的总数量；D表示增加负荷的情况；P
jD
表示增加需求响应服务的功率；表示外部需求响应供应商可以通过调整成本函数来增加负荷并收益的选择；ψ1为价格增加的参数；λ
x
表示下调价格；X表示监管市场下调功率的情况。
[0030]在一种可能的实现方式中，当虚拟电厂的实际总输出功率低于其在日前交易市场上的清算功率时，外部需求响应供应商在日前交易市场上竞标减少负荷的效用函数为：
[0031][0032]外部需求响应供应商的投标价格λ
s
通过外部需求响应供应商的竞价来确定：
[0033][0034]或，当外部需求响应供应商j提供的减少负荷需求为时，外部需求响应供应商的投标价格λ
s
为：
[0035]λ
s
＝ψ2λ
u
；
ꢀꢀꢀ
(7)
[0036]式(5)
‑
(7)中，λ
s
表示外部需求响应供应商的投标价格，P
js
表示外部需求响应供应商承诺在投标价格为λ
s
时减少的功率；j表示第j个外部需求响应供应商；n表示外部需求响应供应商的总数量；S表示减少负荷的情况；表示外部需求响应供应商提供的减少负荷需求；ψ2为价格减少的参数；λ
u
表示上调价格；u表示监管市场上调功率的情况。
[0037]在一种可能的实现方式中，所述市场低效指数的计算式为：
[0038][0039]式(8)中，SW指社会福利；ψ
1/2
为价格减少或增加的参数值；ψ
′
1/2
为价格减少或增加的参数值的标准值。
[0040]在一种可能的实现方式中，所述预期收益最大化的表达式为：
[0041]Max∑
w∈Ω
π
w
∑
t∈T
Rev
A
+Rev
N
+Rev
W
‑
Pen
M
；
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0042][0043][0044][0045][0046]式(9)
‑
(13)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多目标的能源管理方法，其特征在于，包括：分配系统运营商基于运营成本最小化对分配网络进行调度，并对日前交易市场进行清算，得到市场清算结果；虚拟电厂根据市场清算结果，基于预期收益最大化通过内部需求响应供应商和外部需求响应供应商获取需求响应。2.根据权利要求1所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，所述的虚拟电厂根据市场清算结果，基于预期收益最大化通过内部需求响应供应商和外部需求响应供应商获取需求响应，包括：所述虚拟电厂获取内部需求响应供应商根据报价信号调整的弹性需求响应；所述虚拟电厂通过需求响应交易市场获取外部需求响应供应商的需求响应服务；所述虚拟电厂基于所述内部需求响应供应商的出价、内部需求响应供应商的出价和监管市场价格做出决策。3.根据权利要求2所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，所述的所述虚拟电厂通过需求响应交易市场获取外部需求响应供应商的需求响应服务，包括：根据市场清算的结果，所述虚拟电厂向需求响应交易市场发出出售多余的电量或购买短缺的功率的呼叫信号；外部需求响应供应商通过所述需求响应交易市场接收呼叫信号，并根据所接收的呼叫信号向所述虚拟电厂提供需求响应服务。4.根据权利要求3所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，所述的根据市场清算的结果，所述虚拟电厂向需求响应交易市场发出出售多余的电量或购买短缺的功率的呼叫信号，包括：当虚拟电厂的总实际输出量超过其在日前交易市场上的结算电量时，虚拟电厂在需求响应交易市场中以高于下调价格的价格出售其多余的电量；当虚拟电厂的实际总输出功率低于其在日前交易市场上的清算功率时，虚拟电厂在需求响应交易市场中以低于上调价格的价格购买短缺的功率。5.根据权利要求1所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，在外部需求响应供应商通过所述需求响应交易市场接收呼叫信号，并根据所接收的呼叫信号向所述虚拟电厂提供需求响应服务中，所述外部需求响应供应商向所述需求响应交易市场提供的负荷量为：式(1)中，q
j
表示需要减少或增加的总负荷；表示外部需求响应供应商可以为虚拟电厂提供减少负荷的选择，包括减少负荷、转移负荷和利用现场储能；表示外部需求响应供应商可以通过调整成本函数来增加负荷并收益的选择；j表示第j个外部需求响应供应商；s表示减少负荷的情况；D表示增加负荷的情况；n表示外部需求响应供应商的总数量。6.根据权利要求5所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，当虚拟电厂的总实际输出量超过其在日前交易市场上的结算电量时，外部需求响应供应商增加负荷，外部需求响应供应商向虚拟电厂提供需求响应服务的投标的成本函数为：
需求响应交易市场的价格λ
D
为：或，当外部需求响应供应商增加其负荷时，增加负荷的投标价格λ
D
表示为：λ
D
＝ψ1λ
X
；
ꢀꢀꢀ
(4)式(2)
‑
(4)中，λ
D
表示需求响应交易市场的价格；j表示第j个外部需求响应供应商；n表示外部需求响应供应商的总数量；D表示增加负荷的情况；P
jD
表示增加需求响应服务的功率；表示外部需求响应供应商可以通过调整成本函数来增加负荷并收益的选择；ψ1为价格增加的参数；λ
X
表示下调价格；X表示监管市场下调功率的情况。7.根据权利要求5所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，当虚拟电厂的实际总输出功率低于其在日前交易市场上的清算功率时，外部需求响应供应商在日前交易市场上竞标减少负荷的效用函数为：外部需求响应供应商的投标价格λ
s
通过外部需求响应供应商的竞价来确定：或，当外部需求响应供应商j提供的减少负荷需求为时，外部需求响应供应商的投标价格λ
s
为：λ
s
＝ψ2λ
u
；
ꢀꢀꢀ
(7)式(5)
‑
(7)中，λ
s
表示外部需求响应供应商的投标价格，P
js
表示外部需求响应供应商承诺在投标价格为λ
s
时减少的功率；j表示第j个外部需求响应供应商；n表示外部需求响应供应商的总数量；S表示减少负荷的情况；表示外部需求响应供应商提供的减少负荷需求；ψ2为价格减少的参数；λ
u
表示上调价格；u表示监管市场上调功率的情况；。8.根据权利要求1所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，所述市场低效指数MII的计算式为：式(8)中，SW指社会福利；ψ
1/2
为价格减少或增加的参数值；ψ
′
1/2
为价格减少或增加的参数值的标准值。9.根据权利要求1所述的多目标的能源管理方法，其特征在于，所述预期收益最大化的表达式为：Max∑
w∈Ω
π
w
∑
t∈T
Rev
A
+Rev
N
+Rev
W
‑
Pen
M
；
ꢀꢀꢀ
(9)(9)
式(9)
‑
(13)中，w表示一个场景下多目标收益最大化的情况；Ω表示多个目标应用场景；π
w
表示场景w的出现概率；t表示场景w的持续时间；T表示场景w持续的总时间；W表示外部需求响应部分；A表示日前部分；N表示内部需求响应部分；M表示监管市场部分；s表示减少负荷的情况；D表示增加负荷的情况；n表示母线n；X表示监管市场下调功率的情况；u表示监管市场上调功率的情况；Rev
A
表示虚拟电厂的预期利润，包括在日前交易市场上出售清算的能源数量的收入；Rev
N
和Rev<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑立，刘主光，王小芳，陈梦娴，蒋晨，戴文博，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：