虚拟电厂绿色调度与交易

汇报人：孙国强河海大学教授研究背景虚拟电厂工程应用虚拟电厂绿色安全调度总结与展望1研究背景2中国碳排放量大，占比高，整体碳排放量还未达到峰值，碳排放占全球排放27.9%左右，位列世界第一，人均碳排放超过全球平均水平，减排之路任重道远。电力45%其他8%建筑7%二氧化碳排放■非化石电力45%其他8%建筑7%二氧化碳排放■非化石平台区平台区二氧化碳排放量)亿吨)2020年煤化工4%石化化工5%2020年缓坡区铝冶炼1%水泥5%钢铁14%02020:2020:1980-2020年中国碳排放量变化碳排放量比重32030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和3“双碳”目标实现途径2017201802012201320142015201620172018201920电力系统形态的变化带来的问题?45O皖南○白鹤滩团锦屏合井站南京泰州浙北00-500-5(1)工作日典型负荷曲线江苏(2)节假日典型负荷曲线江苏88200分布式资源容量小、数量多，具有地理空间分布不均、出力随机性强等特点，并且运行信息大多未接入电网业务系统，导致电网对其不可观乃至管理困难，这些缺点都阻碍了分布式能源以及社会的进一步发展。截至2023年3月分布式光伏集中式光伏装机分布式光伏集中式光伏装机分布式光伏集中式光伏装机装装市区2C县D县■分布式光伏电站■集中式光伏电站2017-2022年中国光伏电站累计装机容量统计2021—2023年某市光伏装机结构6虚拟电厂简述7虚拟电厂通过先进的控制、计量、通信等技术聚合分布式发电、储能系统、可并通过更高层面的软件构架实现多个DER的协调优化运行，更有利于资源的合理优化配置及利用1]。----能源“滴滴”智能计量技术储能智能计量技术信息通信技术互联网为“厂房”由由本地控制集控平台协调控制技术充电桩电力市场聚合虚拟化可控性外特性市场化[1]卫志农，余爽，孙国强，等虚拟电厂的概念与发展[J].电力系统自动化，2013,37(13):1-9.8发电企业电力用户电网公司机制创新际问题商业模式技术驱动数字技术能源技术9虚拟电厂绿色安全调度高比例光伏接入高比例光伏接入的挑战期短带来业扩问题·的挑战期短带来业扩问题·消纳绿电会造成配电网潮流阻安全问题[2]臧海祥，余爽，卫志农，等.计及安全约束的虚拟电厂两层优化调度[J].电力自动化设备，2016,36(08):96-102.考虑配电网安全的虚拟电厂调度模型优化目标及方法优化目标及方法多目标优化问题VPP经济调度VPP经济调度●灵活性和自主性，不受权重系数影响；●激发竞争，推动VPP寻求更经济高效[3]孙国强，钱苇航，黄文进等.考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度博弈模型[J].电力自动化设备，2019,39(05):7-14.12考虑配电网安全的虚拟电厂调度模型各节点的电压偏差平方和最小VPP利润最大(电力市场收益与燃气轮机、储能、需求响应成本之差)证明Nash均衡点存在且唯一(部分)先求关于效用函数的一阶Pseudo-Gradicmt向量：对角元素均为负，所以G(x,r)+G'(x.r)为负定矩阵，则函数o(x,n)为对角严VPP经济开始开始输入原始数据(VPP各聚合单元参数，配网参数等)采用蒙特卡罗模拟法生成电价、风电出力和光伏出力场景设定配电网安全性策略Pp的初值求解VPP优化调度模型VPP优化调度策略Pv求解配电网安全性模型配电网安全性策略PD所得策略组合是否达到Nash均衡点NY输出最优策略组合(PpPv')结束考虑配电网安全的虚拟电厂调度模型案例分析案例分析时间h非合作博弈模型的安全性指标950时间h非合作博弈模型的VPP利润VPP利润比较结果江苏城北变八引线非合作博弈模型与配电网安全调度模型对比江苏城北变八引线0★一妃网安全性模型的0★一妃网安全性模型的VPP利润一非合作博弈模型的VPP利润VPP利润比较结果时间h一距电网安全性模型的安全性指标十非合作博弈模型的安全性指标基于虚拟电厂的配电网阻塞管理及紧急控制研究m极大值M法m极大值M法功率平衡约功率平衡约束节点可调量约节点可调量约束系统安全约束基于虚拟电厂的配电网阻塞管理及紧急控制研究实例分析实例分析配电网正常运行，无非计划停运或线路过载情况。紧急控制场景，线路6-19发生非计划停运情况，线路30-31经计算存在潮流越限问题工况1工况2工况3阻塞管理场景，线路39-40进行新设备投运或计划检修，线路40-43经计算存在过载问题工况2(紧急控制)工况2(紧急控制)实例分析负荷2中断量工况2校正前后EV充算例分析算例分析(阻塞管理)4功率MW功率MW0043210一校正前燃气轮机出力—校正后燃气轮机出力负荷3中断量基于基于VPP进行阻塞管理，使得过载线路40-43有功潮流下降12.24%,并且两种工况的碳排放权交易市场助力双碳战略目标总量设定机制的碳交易市场国务院首次提出完北京、天津、上海、广东等七个地方碳发电行业的全国碳■市场特点地方碳市场地方碳市场碳排放权交易市场助力双碳战略目标电力市场碳电力市场碳市场I.碳市场直接影响电力市场出清顺序II.碳成本将纳入市场调度决策I.电力出清结果是碳配额确定的考量要素II.提升电力市场的资源配置效率VPP1VPP2P交易P2P交易●信息传输分散，隐私性得到保护●去中心化，直接进行交易●交易选择具有灵活性其他因素考虑了超过VaR值损失的条件期望，有效的改善了VaR模型在处理损失分布的后尾现象时存在的问题。22光伏减排量：P,j+P=0j≠iR,+R=0j≠i[4]沈思辰，韩海腾，周亦洲等.基于条件风险价值的多虚拟电厂电-碳-备用P2P交易模型[J].电力系统自动化，2022,46(18):147-157.23算例设置算例设置中央空调和柔性负荷。—sll-VPP1多场景光伏出力VPP2多场景光伏出力VPP3多场景光伏出力方案1:VPP与主市场进行电交易；方案4:VPP与主市场和其他VPP进行电交易；方案2:VPP与主市场进行电-碳交易；方案5:VPP与主市场和其他VPP进行电-碳交易；方案3:VPP与主市场进行电-碳-备用交易；方案6:VPP与主市场和其他VPP进行电-碳-备用交易；方案备用交易000000交易的总成本下降37.0%。品种分布式P2P交易，能拓宽源利用效率和市场竞争程度。功率/kW碳川放量功率/kW碳川放量电能交易碳交易备用交易VPPl、2价格-VPP1、3价格VPP2、3价格价格欧元/t)价格欧元/t)-VPPI、2价格-VPPI、3价格V宰很W宰很WVPPIL=0.4CVaR/欧元的决策态度趋于保守，VPP总成本·该曲线实现了收益和风险的量化，VPP决策者可根据自己的心理预期确定决策的风险偏好。算负荷实时碳排放。存在解决算负荷实时碳排放。存在解决方案电力系统碳排放流：电力系统碳排放流是依附于电力潮流存在且随系统有功潮流定向移动的耦合碳排放[5]碳排放流发电厂用户[5]GuoqiangSun,ZheyuZhang.YizhouZhinjointelectricityandcarbonP2Pmarket[J].JournalofCleanerProduction,2023,393:136303.发电机发电机单位时间产生的碳排放单位功率对应的碳排放单位时间产生的碳排放单位功率对应的碳排放节点碳排放强度支路碳排放强度碳流密度节点碳势交易结果交易结果Pilo(1)=n=Pn最小化虚拟电厂运营成本最小化负荷聚合商运营成本最小化配电网调度成本配电网碳排放流分布网络架构网络架构节点10、16和312节点6、9、15、25、29和伟6912VPPVPP结构电碳捕集电碳捕集算例分析算例分析类别不参与P2P交易负荷聚合商1结论7.6%的运营费用结论点的碳排放强度较低碳碳排放P2P交易节点碳势工程应用遗婉电厂信您分布式电源预测燃气机数量110KV城北变已确认110KV城北变已确认历史最大110KV城北变本月满发小110KV城北变√虚拟电厂信息模块√虚拟电厂/配网协调调度模块√可再生能源出力及负荷预测模块√阻塞管理模块√虚拟电厂独立优化调度模块√虚拟电厂电源优化配置模块工程应用式能源校正情况实现区域可再生能源出力及负荷预测优化调度功能实现虚拟电厂优化配置34总结与展望构建了考虑配电网安全性的虚拟电厂绿色调度模型，在保证配电网供电安全的基础上提高新能源的消纳。通过条件风险价值理论量化虚拟电厂内可再生能源出力随机波动带来的潜在运行风险，实现虚拟电厂鲁棒性和经济性的权衡。提出基于碳排放流的虚拟电厂电-碳P2P交易策略，实现虚拟电厂碳排放的可视化管理，并通过分布式交易进一步促进可再生能源就近消纳。·出台国家层面指导性文件；·明确虚拟电厂定义、范围、发展定位、发展目标及分步实施策略，建立虚拟电厂标准体系；·推进省级层面虚拟电厂专项政策出台。·虚拟电厂技术体系架构；·虚拟电厂基础理论和关键技术；·数字化、信息化技术深度赋能；·构建绿证与碳信用