[发明专利]虚拟电厂参与电力市场和碳交易市场的协同竞价方法

说明书

本发明涉及一种虚拟电厂参与电力市场和碳交易市场的协同竞价方法，其特征是：包括四个步骤，虚拟电厂运营机理与结构分析；虚拟电厂在日前市场和调节市场的竞价策略；虚拟电厂竞价模型和虚拟电厂鲁棒优化竞价模型。有益效果：本发明能够为虚拟电厂参与电力市场和碳交易市场协同竞价提供技术支撑，解决了虚拟电厂协同竞价需要面对的成本收益结构和风险偏好不明确的问题，满足风险‑收益权衡原则，适用于多风险偏好虚拟电厂参与电力市场和碳交易市场协同竞价场景，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明属于电力市场技术领域，尤其涉及一种虚拟电厂参与电力市场和碳交易市场的协同竞价方法。

背景技术

负荷的多样性和高渗透率可再生能源接入给传统电力系统的经济运行、安全稳定带来了新的挑战。虚拟电厂(VPP)作为一种新型分布式电源协调控制和能源管理技术，可以基于互联网通信技术，将区域内的各种分布式电源聚合成一个整体，统一参与电力市场和碳交易市场的竞价。多区域虚拟电厂还可以实现区域间的能量流互补，降低电网调度难度，提高可再生能源的利用效率和消纳水平，推动电网由单一能源消费结构向多元化能源消费结构转变。

各种分布式电源、可控负荷和储能设备都可聚合在虚拟电厂中。结合各种市场价格信息和各类机组的输出特性，虚拟电厂在电力市场中具有多重作用。它不仅可以作为电能供应商参与市场竞价出售电能，还可以作为负荷从市场上购买电能以满足自身的电能需求。虚拟电厂凭借多样化的能源结构、灵活的供能形式和各类储能装置，通过调度分布式电源、可控负荷和储能装置，参与调节市场竞价，为电力系统提供备用容量。

目前，对风电机组参与电力市场的竞价策略研究较多，并提出了考虑风电机组和固定式储能装置的协同竞价方法。电动汽车具有通勤和储能功能，这使得电动汽车作为一种储能设备具有一定的成本优势。利用电动汽车的储能功能为电力系统提供备用容量是一种很有前途的商业运营服务模式，即电动汽车入网(V2G)模式。然而，鲜有考虑电动汽车和风电机组的联合竞价研究。

由于可再生能源发电的间歇性和随机性，具有高渗透率可再生能源的虚拟电厂将在电力市场面临高交易风险。国内外研究表明，利用需求响应资源作为供电侧的替代资源是缓解电力市场中虚拟电厂交易风险的重要手段。近年来，需求响应市场也被认为是未来电力市场的重要组成部分，并引起了广泛关注。鉴于需求响应交易能够稳定可再生电源出力的不确定性，降低交易风险，提高经济效益。国内外已有研究将需求响应作为虚拟电厂供电侧的替代资源，建立了虚拟电厂双层随机调度优化模型。申请公布号为CN 112465248A的专利文献公开了一种考虑碳交易的虚拟电厂优化运行及收益分配方法及系统。该方法包括：以虚拟电厂在碳市场收益和电力市场收益之和最大为目标建立虚拟电厂优化模型；求解虚拟电厂优化模型，得到日前市场的竞标量；根据日前市场的竞标量，采用沙普利值计算方法确定虚拟电厂成员的收益分配；其中虚拟电厂成员包括燃气轮机组、储能装置、风电机组和光伏机组。该发明的方法及系统，能够为多元需求响应资源参与电量市场和碳市场的行为决策提供理论指导。

此外，虚拟电厂还可以参与碳交易市场的竞价。目前，国内外对虚拟电厂参与碳交易市场的竞价策略进行了研究，提出了考虑碳交易机制的虚拟电厂经济调度模型，旨在最大化虚拟电厂的收入。

通过上述分析可知，虚拟电厂的出力、负荷和市场价格是不确定的，这三个方面的不确定性是不可避免的。在研究虚拟电厂参与电力市场竞价策略时，有必要考虑可调度电动车辆数量和风电机组输出的不确定性。鲁棒优化作为一种处理不确定因素的方法，近年来在自然科学、工程技术、经济管理等领域引起了广泛关注，其应用领域也越来越广泛。目前，虚拟电厂的竞价策略大多基于电力市场的电力交易分析模型，没有将碳排放权引入电力市场一同考虑。随着分布式电源渗透率的增加和负荷可控能力的提高，充分挖掘虚拟电厂的可控资源，构建虚拟电厂参与电力市场和碳交易市场的协同竞价策略模型，对于提高虚拟电厂的运行经济性具有重要意义。此外，需求响应资源在虚拟电厂中的应用研究主要集中在虚拟电厂的经济运行和优化调度方面，缺乏考虑需求响应市场对虚拟电厂竞价策略影响的研究。

发明内容