【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力市场交易优化，尤其涉及一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法。
技术介绍
1、近年来，新型电力市场改革不断推进，碳排放权市场接续发展，电-碳市场建设成果丰硕。一方面，自新一轮电改序幕拉开以来，多个电力现货市场试点运行平稳有序，实践证明，中长期市场与现货市场协同交易，能充分还原电力的商品属性，真正起到价格发现和资源优化配置的作用。另一方面，2021年7月16日，碳市场正式启动上线交易并将电力行业率先纳入管控范畴，截至2023年6月2日，碳市场安全运行456个交易日，完成配额清缴量86.5亿吨，配额履约率为99.5％。此外，在具有高比例新能源占比的新型电力系统下，虚拟电厂(virtual powerplant,vpp)通过先进的通信、计量、控制等手段实现不同类型分布式能源的协调优化控制，已逐渐成为一种灵活性强、适应度高、经济性好的新兴运营模式。虚拟电厂同时参与电力市场和碳排放权市场，可以实现电力系统经济性和可持续性的双赢。
2、然而，现有研究大都将碳市场模型与电力市场模型的时间尺度简单地归一化，实际的碳市场并非按小时与电力市场同步交易，缺乏对一个完整履约周期内多级别电力市场与碳市场的详细建模，不能准确服务于现行的电-碳市场交易规则。因此，亟需开展关于多时间尺度下的电碳市场耦合性分析，研究虚拟电厂在长时间尺度下的交易策略。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法。根据虚拟电厂内部聚合单元可控程度
2、技术方案：本专利技术的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，包括以下步骤：
3、步骤1、分析电力市场和碳排放权市场在多时间尺度下的耦合关系，建立多级电碳市场下虚拟电厂vpp联合交易机制；其中，所述电力市场包括中长期市场和现货市场，所述碳排放权市场包括一级碳市场和二级碳市场，所述虚拟电厂vpp包括碳捕集机组、风电机组、储能电池和柔性负荷；
4、步骤2、基于虚拟电厂vpp内部聚合单元的可控程度不同，根据风电、碳捕集机组和可中断负荷的容量信息，建立虚拟电厂vpp第一阶段交易模型，制定电力中长期市场和一级碳市场交易策略，签订中长期电能合约并获得初始碳排放配额；
5、步骤3、根据风电出力情况和电碳市场的供需信息，建立虚拟电厂vpp第二阶段交易模型，制定电力现货市场和二级碳市场交易策略，完成电能合约的分解交割和碳配额的核算履约；
6、步骤4、考虑到风电实际出力曲线较预测曲线的波动问题，引入鲁棒系数衡量第二阶段交易模型中风电实际出力的不确定性，构建两阶段三层鲁棒优化模型，并采用列和约束生成算法c&cg实现模型的转换，最后求解模型，实现面向多级电碳市场的虚拟电厂vpp联合交易。
7、本专利技术综合多个时间尺度下不同级别电碳市场特征，建立了电力市场与碳排放权市场的耦合关系。从长时间尺度上看，电力中长期市场与一级碳市场之间紧密关联，虚拟电厂在签订电能中长期合约的时候需要考虑初始碳配额的持有量，过多的合约电量可能意味着超出初始碳配额上限的碳排放量，从而造成额外的碳排成本。不仅如此，随着一级碳市中有偿分配比例的逐步扩大，虚拟电厂同样需要在一级碳市拍买足够的碳配额，以留出适当的排放裕度，确保未来的发电收益。从短时间尺度上看，电力现货市场和二级碳市同作为长时间尺度市场下的调整与平衡市场，均具有交易价格波动大和供需关系变化多的特点。虚拟电厂在电力现货市场的竞标量要受碳配额使用情况和其价格的影响，而电力现货市场的出清结果也会影响虚拟电厂在二级碳市中的碳配额交易量。
8、风电在长时间尺度下(第一阶段交易)的预测出力曲线是根据历史数据得到的已知参数；然后在接近当下的短时间尺度下(第二阶段交易)的风电实际出力会在预测曲线基础上下波动，这个波动情况是未知的变量，即“风电实际出力具有不确定性”，虚拟电厂在第二阶段交易中需考虑此情况对市场交易策略和内部调度情况做出调整，“鲁棒系数法”则是本专利技术为描述该不确定/波动程度所提出的数学方法，该系数越大，则风电实际出力曲线较预测出力曲线偏移/波动地程度越大。vpp代理可以根据自身情况设置不同的鲁棒系数，制作出不同保守程度的市场决策策略与调度计划。
9、进一步的，步骤1中，建立多级电碳市场下虚拟电厂vpp联合交易机制具体包括以下步骤：
10、步骤2.1、在年初时，vpp根据内部碳捕集机组的额定容量和对可再生能源出力的预测，参与中长期电力市场交易并签订电能合约，同时与内部柔性负荷用户签订调度协议，确定可中断负荷备用容量；
11、步骤2.2、一级碳市场根据vpp历史发电量与碳排数据，向其免费发放部分碳配额，同时，vpp根据签订的合约电量，估算未来的额外碳配额需求，并在一级碳市有偿拍买，确定vpp的总初始碳配额；
12、步骤2.3、在年中时，vpp基于自身电量平衡情况，分解和交割电能合约，并根据现货市场电价和短期可再生能源出力预测结果，vpp制定电力现货市场的交易策略；
13、步骤2.4、vpp根据季度碳配额的使用情况和市场碳价的变化，在二级碳市场补充或出售碳配额，更新碳配额贮有量信息；
14、步骤2.5、在年末时，vpp需对整个履约期内的碳排放情况进行核算，若实际碳排放量超出其碳配额，则需承担超额部分的罚金。
15、进一步的，步骤2具体为：虚拟电厂vpp第一阶段交易模型涉及高可控能力的聚合单元，根据碳捕集机组额定容量、可中断负荷备用容量和风电预测的高品质分段出力制定交易策略，以电力中长期市场和一级碳市场的交易成本，以及聚合单元的调度成本之和最小为优化目标，构建目标函数如下：
16、
17、式中：为年内不同季度的合约电价，λc1为一级碳市的出清碳价；是vpp为第s季度签订的中长期合约电量；ec1是vpp在一级碳市的碳配额有偿拍买量；mil为单位可中断负荷容量备用成本；为第s季度t时段vpp与用户在签订的可中断负荷备用容量；k0、k、ks、kr是碳捕集机组的四个运行成本系数，分别代表固定成本、运行成本、启动成本和备用容量成本；为第s季度t时段碳捕集机组的运行和启动状态变量，为碳捕集机组在该时段的中长期计划出力，代表同时段为现货市场预置的备用容量；
18、其他约束如下：
19、中长期电力市场交易约束：
20、
21、
22、式中：为第s季度t时段的风电高品质分段出力，β为vpp所签合约电量占其市场总电量的比例系数；ls,t为vpp内部负荷需求，是具有一定需求响应能力的柔性负荷；分别为第s季度t时段vpp在现货市场的售电量和购电量；
23、一级碳市交易约束：
24、ec1≤α×(δbgpg.maxtuse) (4)
25、qc0＝ec1+(1-α)×(δbgpgt本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤1中，建立多级电碳市场下虚拟电厂VPP联合交易机制具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤2具体为：虚拟电厂VPP第一阶段交易模型涉及高可控能力的聚合单元，根据碳捕集机组额定容量、可中断负荷备用容量和风电预测的高品质分段出力制定交易策略，以电力中长期市场和一级碳市场的交易成本，以及聚合单元的调度成本之和最小为优化目标，构建目标函数如下：
4.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤3具体为：建立面向电力现货市场和二级碳市场的虚拟电厂第二阶段交易策略模型，根据短时间尺度电碳市场供需信息参与电碳平衡市场，实现电能合约的分解交割和碳配额的核算履约，同时使自身交易成本和运行成本之和最小化：
5.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤4中，引
6.根据权利要求5所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤4中，求解模型具体为：根据主子问题，C&CG算法求解步骤如下：
7.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤4中，所述求解模型在GAMS数值分析软件中进行编程，调用CPLEX求解器进行运算，实现面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易数学模型的高效求解。
...【技术特征摘要】
1.一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤1中，建立多级电碳市场下虚拟电厂vpp联合交易机制具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤2具体为：虚拟电厂vpp第一阶段交易模型涉及高可控能力的聚合单元，根据碳捕集机组额定容量、可中断负荷备用容量和风电预测的高品质分段出力制定交易策略，以电力中长期市场和一级碳市场的交易成本，以及聚合单元的调度成本之和最小为优化目标，构建目标函数如下：
4.根据权利要求1所述的一种面向多级电碳市场的虚拟电厂联合交易方法，其特征在于，步骤3具体为：建立面向电力现货市场和二级碳市场的虚拟电厂第二阶段交易策略模型，根据短时间尺度电碳市...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国强，吴俊钊，周亦洲，臧海祥，韩海腾，陈胜，朱瑛，黄蔓云，卫志农，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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