一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法技术

一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法，属于电力市场优化调度领域。首先，计算初始数据；其次，确定VPP与电动汽车运营商电能交互共享的范围；再次，确定VPPO与电动汽车运营商协同议价实现电能交互共享的定价机制；最后，根据电能交互共享的范围与协同议价的定价机制，VPP与电动汽车运营商之间进行电能交互共享，确定VPPO的目标函数；并对其进行求解，得到VPP在能量市场和调峰市场的日前竞标结果，以及电动汽车集群日前在能量市场的充电结果。本发明专利技术能够缓解了大规模电动汽车充电负荷给电网带来的冲击，减轻电网调控压力；增大灵活性资源的调节弹性，有效解决VPPO在个别时段由于差额较小而没有达到调峰市场准入门槛的难题，提高VPP与电动汽车集群参与电力市场的积极性。集群参与电力市场的积极性。集群参与电力市场的积极性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法


[0001]本专利技术属于电力市场优化调度领域，涉及一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法，通过制定虚拟电厂与电动汽车运营商协同议价进行电能交互共享的方法，实现虚拟电厂与电动汽车运营商协调配合参与能量市场和调峰市场的日前竞标计划。

技术介绍

[0002]面对日益增长的电力需求以及能源紧缺和环境污染的严峻挑战，大力发展可再生能源，实现能源系统可持续转型势在必行，分布式电源(distributed energy resource，DER)得到广泛使用。虚拟电厂(virtual power plant，VPP)作为新型电力市场参与主体，可以实现地理位置分散的各DER聚合与协调优化，是一种利用市场驱动来实现DER接入电力系统的友好手段。当VPP内部聚合成员分属于不同的利益主体时，在实现内外互动的同时还要考虑到各参与主体的利益，虚拟电厂运营商(virtual power plant operator,VPPO)是实现内外互动的平台。
[0003]同时，作为缓解能源短缺难题与环境污染问题的方式之一，电动汽车凭借着绿色环保、节能高效的特点在近期得到迅速发展。据有关数据预测，到2030年我国电动汽车数量将以亿来度量。若不加有效规范与限制，配电系统将无法承受如此大规模的无序充电负荷。因此在电动汽车进入普及阶段前研究满足电动汽车大规模集体充电的有序充电方法至关重要。
[0004]现有研究在VPP优化调度方面，多集中在VPP对外整体参与电力市场的竞标决策、VPP内部聚合资源协调运行机制、多VPP竞价方法的研究等方面；在电动汽车充电行为方面，多集中在电动汽车建模、电动汽车驾驶人的行为习惯、电动汽车与电网交互方式的研究等方面。基于上述电动汽车与VPP共存于配电网的背景，现有研究没有涉及VPP与电动汽车运营商两者的电能交互共享模式，包括参与协同议价的范围，议价细则的制定等。同时，现有研究存在以下问题：靠分时电价引导电动汽车集群的有序充电方法会带来新的峰值负荷，以及VPP在个别时段受灵活性资源的限制因较小差额而达不到调峰市场准入门槛。与上述方法对比，本方法能够利用VPP与电动汽车协同议价进行电能交互共享产生的时空电量互补特性，充分挖掘灵活性资源的潜力，同时可以有效缓解电动汽车有序充电带来新峰值负荷的问题，以及解决VPP在个别时段由于差额较小而不能参与调峰市场竞标的问题，并充分挖掘灵活性资源的潜力，提升VPP及电动汽车用户的积极性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种VPP与电动汽车运营商日前协同议价参与能量市场和调峰市场的方法，以利用VPP和电动汽车集群电能交互共享产生的时空电量互补特性，缓解电动汽车集群有序充电带来新峰值负荷的问题，有效解决了VPP由于较小
差额而达不到调峰市场准入门槛的难题，充分挖掘灵活性资源的潜力，提升VPP和电动汽车用户的积极性，实现双方互利共赢。
[0006]为达到上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：计算初始数据。所述的初始数据包括VPP在能量市场和调峰市场的日前竞标结果，及电动汽车集群日前在能量市场响应部分和未响应部分的充电结果。具体如下：
[0009]步骤1.1：计算得VPPO带领多主体参与能量市场和调峰市场的日前竞标结果。
[0010]VPP聚集燃气轮机、储能、负荷、风电光伏。VPPO为领导者，燃气轮机、负荷、储能分别为跟随者，其中负荷包含刚性负荷及可转移负荷。VPPO与内部各主体利用价
‑
量的主从博弈相联系：在已知外部市场及内部各主体基本信息的前提下，当VPPO利用价格引导收到内部各主体的响应量后，VPPO统筹协调进行功率调配，根据跟随者的响应量调整价格，继续向跟随者传递更新的价格信息，跟随者根据收到的价格重新调整自己的响应量，如此过程反复进行，直到达到均衡，得到VPP在能量市场和调峰市场的日前竞标结果。
[0011]步骤1.2：计算得电动汽车集群日前在配电网的有序充电结果，包括电动汽车集群响应部分和未响应部分的充电结果。
[0012]1.2.1电动汽车空间与时间出行规律
[0013]根据美国国家公路交通安全与管理局的数据，假设用户车辆的日总行驶里程D(d)服从对数正态分布，如式(1)所示，
[0014]lnD～N(μ,σ2)
ꢀꢀ
(1)
[0015]其概率密度函数为，
[0016][0017]式中，μ和σ为正态分布N的分布参数，f为概率密度函数，d表示行驶里程，单位为km，用户车辆每日的停驻开始时间t服从混合对数正态分布，其概率密度函数如式(3)所示，
[0018][0019]式中，参数μ
a
和σ
a
分别为混合正态分布中第1个停驻高峰的时间均值和标准差，参数μ
b
和σ
b
分别为混合正态分布中第2个停驻高峰的时间均值和标准差，δ为第1个停驻高峰车辆占比，t表示停驻开始充电时间，单位为h。
[0020]1.2.2电动汽车有序充电策略
[0021]假设所有电动汽车驾驶人均采用慢充交流充电桩，忽略充电损耗，则单台电动汽车通过充电桩和电网的交互功率如式(4)所示，
[0022][0023][0024]将电动汽车集群中各辆电动汽车充电功率相叠加便得到了集群总充电功率，
[0025][0026]式中，t
v
为电动汽车所处的时间节点，t
c
为开始充电时刻，单位为h，P
e
为额定充电功率，单位为kw，p
i
为第i台电动汽车通过充电桩和电网的交互功率，单位为kw，d
i
为第i台电动汽车的单日行驶距离，单位为km，D
r
为额定行驶里程，单位为km，C
i
为第i台电动汽车的额定电池容量，单位为kwh，L
i
为第i台电动汽车的百km耗电量，单位为kwh/100km。
[0027]电动汽车集群中参与响应的电价敏感用户靠分时电价引导将充电负荷平移至低电价时充电，得到电动汽车集群日前在能量市场响应部分和未响应部分的充电结果。
[0028]步骤2：确定VPP与电动汽车运营商电能交互共享的范围。
[0029]电动汽车集群中部分价格敏感用户倾向于在低电价时充电来降低自身充电费用，即进行充电负荷的平移；而电价敏感用户中的未响应部分或电价不敏感用户则不改变用电方式，即达到停驻开始充电时间即刻开始充电，不进行充电负荷的平移。在电动汽车集群中，将电价敏感用户发生充电负荷平移的部分相叠加定义为与虚拟电厂电能交互共享的范围。对于没有实现充电负荷平移的部分，即未响应部分则不参加与VPPO的电能交互共享过程，按着原计划从能量市场购本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：计算初始数据；所述的初始数据包括VPP在能量市场和调峰市场的日前竞标结果，及电动汽车集群日前在能量市场响应部分和未响应部分的充电结果；步骤2：确定VPP与电动汽车运营商电能交互共享的范围；步骤3：确定VPPO与电动汽车运营商协同议价实现电能交互共享的定价机制；步骤4：根据步骤2电能交互共享的范围与步骤3协同议价的定价机制，VPP与电动汽车运营商之间进行电能交互共享，确定VPPO的目标函数；并对其进行求解，最终得到VPP在能量市场和调峰市场的日前竞标结果，以及电动汽车集群日前在能量市场的充电结果。2.根据权利要求1所述的一种面向电力市场统筹调度的虚拟电厂和电动汽车运营商协同议价方法，其特征在于，所述的步骤如下：步骤1：计算初始数据，具体如下：步骤1.1：计算得VPPO带领多主体参与能量市场和调峰市场的日前竞标结果；步骤1.2：计算得电动汽车集群日前在配电网的有序充电结果，包括电动汽车集群响应部分和未响应部分的充电结果；1.2.1电动汽车空间与时间出行规律假设用户车辆的日总行驶里程D(d)服从对数正态分布，其概率密度函数为，式中，μ和σ为正态分布N的分布参数，f为概率密度函数，d表示行驶里程，单位为km，用户车辆每日的停驻开始时间t服从混合对数正态分布，其概率密度函数如式(2)所示，式中，参数μ
a
和σ
a
分别为混合正态分布中第1个停驻高峰的时间均值和标准差，参数μ
b
和σ
b
分别为混合正态分布中第2个停驻高峰的时间均值和标准差，δ为第1个停驻高峰车辆占比，t表示停驻开始充电时间，单位为h；1.2.2电动汽车有序充电策略假设所有电动汽车驾驶人均采用慢充交流充电桩，忽略充电损耗，则单台电动汽车通过充电桩和电网的交互功率如式(3)所示，过充电桩和电网的交互功率如式(3)所示，将电动汽车集群中各辆电动汽车充电功率相叠加便得到了集群总充电功率，
式中，t
v
为电动汽车所处的时间节点，t
c
为开始充电时刻，单位为h，P
e
为额定充电功率，单位为kw，p
i
为第i台电动汽车通过充电桩和电网的交互功率，单位为kw，d
i
为第i台电动汽车的单日行驶距离，单位为km，D
r
为额定行驶里程，单位为km，C
i
为第i台电动汽车的额定电池容量，单位为kwh，L
i
为第i台电动汽车的百km耗电量，单位为kwh/100km；电动汽车集群中参与响应的电价敏感用户靠分时电价引导将充电负荷平移至低电价时充电，得到电动汽车集群日前在能量市场响应部分和未响应部分的充电结果；步骤2：确定VPP与电动汽车运营商电能交互共享的范围；电动汽车集群中部分价格敏感用户进行充电负荷的平移，电价敏感用户中的未响应部分或电价不敏感用户则达到停驻开始充电时间即刻开始充电，不进行充电负荷的平移；在电动汽车集群中，将电价敏感用户发生充电负荷平移的部分相叠加定义为与虚拟电厂电能交互共享的范围；对于没有实现充电负荷平移的部分，即未响应部分则不参加与VPPO的电能交互共享过程，按着原计划从能量市场购电，其购电价格为从能量市场购电的价格，式中，分别为电动汽车集群价格敏感用户的响应部分以及未响应部分，单位为kw；步骤3：确定VPPO与电动汽车运营商协同议价实现电能交互共享的定价机制；为了交易的合理性，在已有多微网交互的定价机制基础上制定协同议价的价格，如式(7)所示，其中，式中，为VPPO和电动汽车运营商电能交互共享部分的交易价格，单位为RMB/kwh，为VPPO在步骤1.1中得到的t时段向能量市场的售电功率，单位为kW，为在步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙辉，窦亚楠，高正男，胡姝博，卢雪立，金田，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：