一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法与流程

本申请涉及电网经济性研究的，尤其是涉及一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法。

背景技术：

1、“双碳”目标下，清洁能源大力发展，但是分布式清洁能源分布分散、随机性与波动性强，无法作为独立主体参与电力市场。虚拟电厂通过聚合各类源侧分布式能源与荷侧各类可调负荷，不仅能够提高虚拟电厂的稳定性，还能通过集聚效应参与各类市场，促进新能源的消纳。然而虚拟电厂在实际运营过程中仍然存在策略不明的情况，导致虚拟电厂运营商的收益模式受限，难以营造良好的虚拟电厂运营环境，形成规模化的运营。为了推动虚拟电厂运营商的积极性、增加新能源消纳水平、形成稳定的虚拟电厂与电网协调互动能力。因此，首先从源侧与荷侧出发，评估虚拟电厂可聚合资源规模；然后，设计低碳虚拟电厂的运行框架，对低碳虚拟电厂建模；其次构建虚拟电厂参与电能量市场、天然气市场、碳交易市场的低碳联合交易优化模型，并且在碳交易市场中实行阶梯碳交易机制；最后进行模型求解。

技术实现思路

1、本申请提出了一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法，以缓解现有技术中虚拟电厂在运营过程中存在收益方式不明等问题的技术问题，以形成虚拟电厂运营商盈利能力与电网协调互动能力，并根据模型求解，探索满足收益最大化及新能源消纳最大化的虚拟电厂三级市场联合交易优化策略。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

3、一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法，包括以下步骤：

4、s1.基于源侧技术开发量、荷侧技术开发量和经济开发量建立可聚合资源模型；

5、s2.基于所述可聚合资源模型计算分析，设计低碳虚拟电厂运行交易框架，并在所述交易框架内对其中各单元进行建模；

6、s3.基于所述交易框架，并结合碳交易机制，构建虚拟电厂参与电能量市场、碳交易市场与调峰辅助服务市场的低碳联合交易优化策略模型，所述低碳联合交易优化策略模型用于低碳联合交易优化。

7、优选的，所述s1建立可聚合资源模型的方法包括：源侧可聚合资源分析和荷侧可聚合资源分析。

8、优选的，所述源侧可聚合资源分析包括：风电资源技术可开发量分析、风电资源经济可开发量分析、光伏资源技术可开发量分析和光伏资源经济可开发量分析。

9、优选的，所述荷侧可聚合资源分析包括：

10、基于标准化处理的各类负荷值与全社会负荷需求值，得到各类负荷曲线与全社会负荷曲线匹配度的公式如下：

11、

12、

13、

14、

15、式中，yt和yt分别表示第k类可调节负荷和全社会负荷标准化处理后的t时刻负荷值以及原始负荷值；d(xk,y)表示第k类负荷与全社会负荷之间的欧氏距离；ai表示第i等级负荷可调节系数；xi表示第i等级用电总量。

16、优选的，所述s2中的建模方法包括：源侧建模、荷侧建模和其他单元建模。

17、优选的，所述源侧建模包括：风力发电建模、光伏发电建模和生物质能发电建模。

18、优选的，所述荷侧建模包括：根据荷侧可聚合资源的等级划分，构建荷侧模型的公式如下：

19、

20、式中，为t时刻可调负荷；分别为可调工业负荷与可调居民负荷；分别为第一级可调工业负荷系数、第二级可调工业负荷系数、第三级可调工业负荷系数；分别为第一级、第二级、第三级工业负荷规模；分别为第一级可调居民负荷系数、第二级可调居民负荷系数、第三级可调居民负荷系数；分别为第一级居民负荷规模、第二级居民负荷规模、第三级居民负荷规模。

21、优选的，所述其他单元建模包括：蓄电池建模、碳捕集设备建模、碳存储设备建模、电转气设备建模。

22、优选的，所述s3低碳联合交易优化策略模型包括：虚拟电厂总收益、虚拟电厂总成本和虚拟电厂净收益；

23、所述虚拟电厂总收益包括：电能量市场收益、调峰市场收益、碳市场收益和售能收益；

24、所述虚拟电厂总成本包括：发电成本、运行维护成本、需求响应成本、偏差惩罚成本、风险成本。

25、本申请的有益效果为：

26、本申请提供了一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法，具体包括如下步骤，首先进行虚拟电厂源侧、荷侧可开发能力的分析，考虑可调节资源的上限值；其次，设计低碳虚拟电厂运行交易框架，分别对虚拟电厂中各单元建模。最后，考虑经济目标和环保目标，基于碳交易机制构建虚拟电厂参与电能量市场、碳交易市场与调峰辅助服务市场的低碳联合交易优化策略。通过本申请提供的办法，可以为虚拟电厂运营商提供参与市场的建议，提高虚拟电厂运营商参与市场交易的积极性，通过收益最大化的策略分析，为虚拟电厂运营商参与市场交易提供策略建议。同时，模型基于低碳的背景进行设置，结合双碳的要求，根据实际情况提出合理的建议。

技术特征：

1.一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述s1建立可聚合资源模型的方法包括：源侧可聚合资源分析和荷侧可聚合资源分析。

3.根据权利要求2所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述源侧可聚合资源分析包括：风电资源技术可开发量分析、风电资源经济可开发量分析、光伏资源技术可开发量分析和光伏资源经济可开发量分析。

4.根据权利要求2所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述荷侧可聚合资源分析包括：

5.根据权利要求1所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述s2中的建模方法包括：源侧建模、荷侧建模和其他单元建模。

6.根据权利要求5所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述源侧建模包括：风力发电建模、光伏发电建模和生物质能发电建模。

7.根据权利要求5所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述荷侧建模包括：根据荷侧可聚合资源的等级划分，构建荷侧模型的公式如下：

8.根据权利要求5所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述其他单元建模包括：蓄电池建模、碳捕集设备建模、碳存储设备建模、电转气设备建模。

9.根据权利要求1所述的虚拟电厂低碳联合交易优化方法，其特征在于，所述s3低碳联合交易优化策略模型包括：虚拟电厂总收益、虚拟电厂总成本和虚拟电厂净收益；

技术总结
本申请公开了一种虚拟电厂低碳联合交易优化方法，具体包括如下步骤，首先进行虚拟电厂源侧、荷侧可开发能力的分析，考虑可调节资源的上限值；其次，设计低碳虚拟电厂运行交易框架，分别对虚拟电厂中各单元建模。最后，考虑经济目标和环保目标，基于碳交易机制构建虚拟电厂参与电能量市场、碳交易市场与调峰辅助服务市场的低碳联合交易优化策略。通过本申请提供的办法，可以为虚拟电厂运营商提供参与市场的建议，提高虚拟电厂运营商参与市场交易的积极性，通过收益最大化的策略分析，为虚拟电厂运营商参与市场交易提供策略建议。同时，模型基于低碳的背景进行设置，结合双碳的要求，更能根据实际情况提出合理的建议。

技术研发人员：赵博超,李明,张文煜,赵洲,寇建,何聚彬,赵雷庆,苗立地,王海,王德伟,李洋,臧鹏,许小峰,刘敦楠,刘明光,李根柱,梁家豪
受保护的技术使用者：国网冀北张家口风光储输新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12