
虚拟电厂关键技术与市场机制
在全球能源互联网的快速发展背景下,虚拟电厂技术作为一种新型的电力系统管理模式,逐渐成为实现能源高效利用和可持续发展的重要手段。虚拟电厂通过整合分布式能源资源、优化电力调度,实现了能源供需的灵活平衡,有效提升了电力系统的稳定性和可靠性。
《全球能源互联网》编辑部紧跟学术前沿与研究热点,策划“虚拟电厂关键技术与市场机制”专题,围绕该领域的新理论、新技术和新实践等方面的研究,征集并发表相关专家的最新研究成果。
本专题共收录了8篇高质量的论文,内容涵盖了新型电力系统与电碳融合、虚拟电厂运行状态评估及负荷预测、虚拟电厂优化控制策略3个方面。在新型电力系统与电碳融合方面,清华大学钟海旺等结合新型电力系统不同时间尺度储能需求和储能发展现状分析明确抽水蓄能和新型储能功能定位和发展趋势,并适应新型电力系统建设需求基于规划定位、技术创新、运维管理、运营策略架构提出抽水蓄能和新型储能协同发展建议;华南理工大学朱继忠等以水泥产消者为研究对象,基于能值分析方法提出了光伏发电有效能值可持续发展指数,提出了基于能值指标的绿证与碳抵消电量折算方法,对不同用电模式产生的碳减排效果和电-碳-绿证融合的自然价值进行量化和比较,以实现能源供给与生态服务和谐发展。在虚拟电厂运行状态评估及负荷预测方面,武汉大学杨军等针对配电网异常运行场景下用户侧储能系统热失控的安全问题,通过建立配电网异常状态向用户侧储能传导的完整路径,识别锂离子电池热失控的关键特征量,建立用户侧储能的状态演化模型,提出了一种考虑配电网与电化学储能交互耦合关系的异常运行状态预警方法;北京交通大学张沛等提出了基于双重注意力变换模型的分布式屋顶光伏变电站日前功率预测方法,该方法通过动态时间规整算法和凝聚层次聚类法对光伏用户进行分类,结合自注意力机制和通道卷积注意力机制,提高了不同天气条件下的分布式屋顶光伏功率预测精度;中国石油大学李鹏等提出了基于Spearman相关性阈值寻优和VMD-LSTM的用户级综合能源系统超短期负荷预测方法,通过优化相关性阈值筛选特征,并利用VMD分解复杂的负荷特征,再结合LSTM进行预测,从而显著提高了不同季节和负荷条件下多元负荷的预测精度。在虚拟电厂优化控制策略方面,华北电力大学余洋等以纯电重卡为研究对象,提出了一种考虑物流特性用于削峰填谷的纯电重卡双层协调优化调度方法;国网重庆市电力公司吕小红等提出了一种虚拟电厂供需侧双层协调自适应鲁棒优化调度方法,结合多频组合源荷预测和需求响应优化策略,通过EEMD-GCN-LSTM算法显著提升了虚拟电厂的经济效益和调度鲁棒性,实现了发电侧和用户侧的高效协调优化;三峡大学程江洲等提出了一种考虑需求响应和用户满意度的主动配电网优化调度方法,采用混沌映射、莱维飞行和非线性收敛因子改进斑点鬣狗优化算法,算例结果表明,该调度方法通过降低购电成本和网络损耗,平缓负荷曲线,稳定系统电压,实现了对可再生能源的合理利用。
通过本期专题,我们希望能够展示虚拟电厂相关领域的最新进展,推动其在电力系统中的广泛应用。感谢各位作者、审稿专家和读者朋友们对本期专题的大力支持与关注。希望本期专题能够为您带来启发,共同推进虚拟电厂的发展,实现能源高效利用和可持续发展。
2024年7月1日
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虚拟电厂关键技术与市场机制
2024,7(4): 361-362 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.001
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新型电力系统背景下抽水蓄能和新型储能协同发展研究
2024,7(4): 363-371 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.002
抽水蓄能和新型储能协同发展对实现能源结构转型有积极推动作用,但适应新型电力系统建设进程的抽水蓄能和新型储能如何协同发展尚无定论。结合新型电力系统不同时间尺度储能需求和储能发展现状分析明确抽水蓄能和新型储能功能定位和发展趋势,并适应新型电力系统建设需求基于规划定位—技术创新—运维管理—运营策略架构提出抽水蓄能和新型储能协同发展建议,为推动储能行业发展决策制定、促进储能行业良性发展提供战略支撑。
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基于能值的水泥产消者电-碳融合可持续性分析
2024,7(4): 372-382 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.003
工业企业从电能消费者转变为产消者的环境生态可持续性仍是个未知数。以水泥产消者为例,基于能值分析方法,提出了光伏发电有效能值可持续发展指数,对分布式光伏发电系统在生命周期内投入的成本和“免费”资源进行统计和综合计算;接着,提出了基于能值指标的绿证与碳抵消电量折算方法,对不同用电模式产生的碳减排效果和电-碳-绿证融合的自然价值进行量化和比较。结果证明,水泥产消者的分布式光伏系统单位功率输出的能值需求低;“自发自用”模式可兼容经济性实现高效减碳;能值指标减小了月度绿证和碳市场的可交易量。据此,水泥产消者需进一步提高能值可持续性,机制制定需倡导个性化的电-碳-证交易,以实现能源供给与生态服务和谐发展。
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基于双重注意力变换模型的分布式屋顶光伏变电站级日前功率预测
2024,7(4): 393-405 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.005
分布式屋顶光伏地理位置分散,受地理环境遮挡和多种气象因素影响,导致光伏出力特性存在差异,给变电站级分布式屋顶光伏日前功率预测造成挑战。针对上述问题,提出了一种基于双重注意力变换模型的分布式屋顶光伏变电站级日前功率预测方法。首先,基于动态时间规整算法计算分布式光伏用户出力特性间的相似度,并基于凝聚层次聚类法将其划分成若干类;然后,利用自主注意力网络学习各时间步间的时序关联特性,通道卷积注意力机制学习多特征变量间的相关性,构建日前功率预测模型;最后,将每一类日前预测结果相加,实现变电站级日前功率预测。算例结果表明所提方法在多种天气状况下,较Transformer、长短期记忆神经网络和时序卷积网络,预测精度显著提升。
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基于Spearman相关性阈值寻优和VMD-LSTM的用户级综合能源系统超短期负荷预测
2024,7(4): 406-420 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.006
由于用户级综合能源系统(integrated energy system,IES)的多元负荷序列之间复杂的耦合关系及易受外部因素影响等原因,综合能源系统多元负荷的精准预测面临很大困难。为此,提出一种基于Spearman相关性分析阈值寻优(threshold optimization,TO)和变分模态分解结合长短期记忆网络(variational mode decomposition based long short-term memory network,VMD-LSTM)的多元负荷预测方法。首先,使用斯皮尔曼等级(Spearman rank,SR)相关系数定量计算多元负荷间以及负荷与其他气候因素间的相关关系并通过循环寻优确定最优相关阈值,然后采用VMD算法将以最优阈值筛选出的负荷特征序列分解成更简单、平稳、有规律性的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)后与最优气象特征一起输入LSTM模型进行负荷预测。通过某用户级IES的实际数据对所提方法的有效性进行了验证,结果表明,所提方法能有效提高IES的多元负荷预测精度。
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考虑物流特性用于削峰填谷的纯电重卡双层协调优化调度方法
2024,7(4): 421-430 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.007
针对纯电重卡大规模充电给电网带来的负荷峰值大、运行成本高等问题,提出了用于削峰填谷的双层协调优化调度方法。首先,考虑物流特性对纯电重卡进行负荷预测,并获取纯电重卡的行驶行为,得到充电负荷曲线,同时利用模糊C均值聚类将充电负荷分为可调度与不可调度两类,计算其可调度潜力;其次,以总负荷方差最小为目标函数,构造上层优化模型,制定纯电重卡日充电方案;然后,将上层寻优的日充电方案传递到下层,考虑柔性时间窗约束,以纯电重卡运行成本最低为目标函数,构造下层优化模型,实现考虑充电负荷方差与运行成本的双层优化调度;最后,在主从博弈框架下利用自适应粒子群算法求解双层协调优化调度模型,采用某物流区域实际纯电重卡数据进行仿真验证。结果表明,提出的双层优化调度方法能够在有效平滑负荷曲线的同时,降低纯电重卡的运行成本。
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虚拟电厂供需侧双层协调自适应鲁棒优化调度
2024,7(4): 431-442 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.008
源荷预测是虚拟电厂(virtual power plant,VPP)制定未来调度计划的重要依据。提出一种基于多频组合短期源荷预测的VPP发电侧和用户侧协同优化调度方法。首先对时间序列的负荷数据进行集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD),并将其重构为高低2种频率,使用图卷积神经网络(graph convolution network,GCN)和长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)相结合的GCN-LSTM算法进行预测,并将多频模型得出的预测结果聚合形成不确定模糊集合。考虑需求响应,建立VPP双层优化调度模型。上层以用户利益最大化为目标,综合利用需求响应调度作用,基于制定的分时电价优化多类型可控负荷。下层以分布式电源出力成本最小为目标,同时兼顾供需两侧利益,实现VPP内部资源的优化,并运用改进列约生成算法将上述模型分解为主、子问题进行求解。通过算例分析对所构建的模型进行经济性、鲁棒性和有效性验证。
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考虑需求响应和用户满意度的主动配电网优化调度
2024,7(4): 443-453 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2024.04.009
为提高主动配电网(active distribution network,ADN)运行经济性和用户满意度,提出一种考虑需求响应和用户满意度的ADN优化调度方法。综合考虑ADN运行过程中的购电成本、发电成本、维护成本和需求响应成本,建立了以ADN总运行成本最小为目标函数的优化调度模型。利用混沌映射、莱维飞行和收敛因子非线性变化等策略对斑点鬣狗优化算法(spotted hyena optimization,SHO)进行优化,以提高斑点鬣狗算法的优化性能。采用改进斑点鬣狗优化算法 (ISHO) 对ADN优化调度模型进行求解,算例分析结果表明,ISHO算法的优化效果优于其他算法,2种需求响应同时参与系统调度时的ADN总运行成本最小,经济性更好。
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