【东南大学】共享经济视角下分布式灵活资源协调调控理论与方法_25页_17mb

共享经济视角下分布式灵活资源协调调控理论与方法总结

核心内容概述

本文围绕共享经济背景下分布式灵活资源的协调调控展开，重点探讨了共享储能、产消者低碳调度及虚拟电厂优化运行三个方面的理论与方法。研究旨在解决高比例可再生能源接入导致的电力系统供需不平衡问题，通过引入灵活资源的集中调控与本地共享机制，提升系统运行效率与可再生能源消纳能力。

主要观点与关键信息

1. 背景及意义

• 高比例可再生能源接入：加剧了电力系统的供需不平衡，传统灵活性机组占比下降，系统需要更高灵活性。
• 分布式资源特点：资源数量多、分布广、功率低、特性各异，且所有权归用户，不承担供需平衡责任。
• 共享经济理念：通过有偿共享用户闲置资源，实现资源优化配置与高效利用，同时不损害用户资源所有权。
• 现有模式局限：传统“自上而下”垂直管理模式存在本地交易未考虑用户有限理性偏好、无法兼顾社会效益与个人效益、地理位置优势被忽略及隐私安全问题。
• 研究目标：探索合理的激励机制，促进分布式资源主动参与系统运行，实现源网荷协调。

2. 广义共享储能聚合优化调度策略（主流模式）

2.1 广义储能资源聚合优化模型

• 统一参数集：用于表征各储能资源的可调潜力和灵活性，简化模型表述并保护隐私。
• 约束条件：
  • 能量时段耦合约束：定义储能电量变化与充放电功率、初始电量等的关系。
  • 功率上下限约束：对充放电功率进行限制。
  • 能量上下限约束：限制储能电量的最小与最大值。

2.2 基于组合拍卖理论的广义共享储能优化调度框架

• 共享储能运营商（SESO）：作为第三方公司，投资建设集中式储能，租赁虚拟和分布式储能资源。
• 组合拍卖流程：收集储能买家和卖家的投标信息，确定中标者与定价，完成资金结算。
• 交易品种：
  • 功率使用权：灵活性差，仅允许固定量充放电。
  • 容量使用权：灵活性较好，允许在时间段内灵活调整充放电功率。
• 定价机制：采用买卖双方申报价格的平均值，确保交易顺利达成。
• 算例分析：
  • 不同价格曲线设置对中标数量和社会福利的影响。
  • 价格曲线过陡或过缓均不利于系统运行。
  • 通过合理设置价格曲线，可提升储能资源利用率并维持荷电状态均衡。

3. 考虑用户有限理性和电能溯源的产消者分布式低碳调度方法（探索模式）

3.1 研究框架

• 研究场景：绿色社区低碳能量调度。
• 交易产品：能量与碳积分。
• 市场成员：社区经理与产消者。
• 时间尺度：日前。
• 外部接口：RTP（实时电价）与FiT（上网电价）、碳市场与绿证市场。
• 运行规则：
  • 差异化定价基于有限理性行为。
  • 碳积分的获取、消耗与流通规则。
  • 异质电能的溯源定价方法。

3.2 碳积分与能量的耦合

• 碳积分成本：基于发电可靠性与失负荷损失，计算产消者的成本-收益。
• 碳积分演化路径：随市场环境变化而调整，可降低用能成本并促进绿色电能消费。
• ADMM算法：用于分布式协同优化，提升计算效率并保护隐私。

3.3 算例分析

• 经济激励：所提模式下，产消者总体成本普遍下降。
• 碳积分成本变化：随着REC价格下降与ETS价格上升，碳积分成本增加；成熟阶段碳积分可能为负，表示MT接近停机。
• ADMM收敛性：高精度与大成员数量下，ADMM仍能满足日前计划需求。

4. 基于产消者能量-备用联合共享的虚拟电厂优化运行方法（未来模式）

4.1 研究框架

• 研究场景：主-配网市场协同运行。
• 交易产品：能量与备用。
• 市场成员：VPP与产消者。
• 时间尺度：日前。
• 交易模式：主从博弈与P2P交易。
• 运行规则：
  • 产消者之间进行能量/备用联合共享。
  • VPP可参与批发市场并设置交易价格。

4.2 能量-备用联合共享的产消者交易决策模型

• 备用需求量化模型：基于光伏不确定性，量化正/负备用需求。
• 机会约束理论：确保备用预留满足一定概率下的需求。
• 交易约束：P2P交易中能量与备用需满足双向平衡。
• 市场出清目标：最大化社会福利，以最小化总成本为目标。
• 自适应ADMM算法：用于解耦P2P交易约束，提升收敛速度与稳定性。

4.3 算例分析

• 交易结果：
  • 能量交易价格受光伏大发时段影响，中午低、晚间高。
  • 备用交易价格受市场竞争力与套利空间影响，正备用价格偏低，负备用价格较高。
• P2P交易影响：
  • 为产消者提供本地共享渠道，降低用电成本。
  • 本地交易价格介于VPP购售价格之间，形成利润空间。
  • 不同产消者因调节能力差异，交易效用不同。

研究成果与应用

• 理论成果：提出了广义储能聚合模型、基于有限理性的碳积分机制及能量-备用联合共享的虚拟电厂运行架构。
• 方法创新：结合组合拍卖与ADMM算法，实现分布式资源的优化调度与协同运行。
• 应用前景：适用于高比例可再生能源接入的电力系统，提升系统灵活性与可再生能源消纳能力。

参考文献

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