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泛在电力物联网中的虚拟电厂交易策略研究

王之琦  
【摘要】:随着电力市场的开放和分布式能源的广泛应用,电网接入的设备类型和数量越来越多,设备主体之间的信息交互与管理也愈来愈复杂。在此背景下,国家电网公司提出建设泛在电力物联网,而以“通信”和“聚合”为核心的虚拟电厂便是泛在电力物联网的典型应用,有着巨大的发展潜力。同时泛在电力物联网的建设推动了边缘计算技术的发展应用,为适应边缘计算,分布式优化的研究很有必要。本文即以虚拟电厂为研究对象,在泛在电力物联网背景下,对虚拟电厂的出力申报和运行调度等电力市场交易问题进行策略研究,并通过分布式优化进行求解。本文的主要研究内容和成果如下:首先简要介绍了适应泛在电力物联网的虚拟电厂架构。分析了虚拟电厂的架构以及泛在电力物联网与虚拟电厂的内在联系,阐述了泛在物联在虚拟电厂中的应用优势,并且强调泛在电力物联网的建设为虚拟电厂的分布式优化提供了可靠性保证。针对虚拟电厂出力申报的经济优化问题,构建了主能量市场和削峰合约市场的购售电联合交易场景下的虚拟电厂出力申报模型,并且采用基于市场机制控制理论,推导了虚拟电厂各成员的分布式求解策略,通过本地控制器的投标曲线边缘计算和虚拟市场的“供需”出清实现了出力申报交易问题的分布式优化,并由仿真算例验证了求解策略的合理性。针对虚拟电厂运行调度的经济优化问题,基于出力申报方案和削峰合同,构建了同时考核出力偏差和削峰合同执行情况的虚拟电厂运行调度模型,并且实现了基于市场机制控制理论的分布式优化求解。通过算例结果展示了实时电价和风、光出力波动下,虚拟电厂的具体运行调度策略和执行效果,并分析了出力偏差约束对于运行调度经济收益的影响。针对运行调度时负荷用电满意度问题,构建了包含柔性负荷工作时段平均偏移约束的虚拟电厂运行调度模型,并且通过辅助问题原理解耦原优化问题,实现了基于控制器边缘迭代计算的分布式并行优化求解。算例结果表明了柔性负荷用电满意度的保障需要牺牲部分经济效益。本文在泛在电力物联网的建设背景下,对虚拟电厂的出力申报和运行调度进行了分布式优化,对于虚拟电厂的交易策略研究和边缘计算的应用具有重要意义。


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