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    泛在電力物聯網中的虛擬電廠交易策略研究

    王之琦  
    【摘要】:隨著電力市場的開放和分布式能源的廣泛應用,電網接入的設備類型和數量越來越多,設備主體之間的信息交互與管理也愈來愈復雜。在此背景下,國家電網公司提出建設泛在電力物聯網,而以“通信”和“聚合”為核心的虛擬電廠便是泛在電力物聯網的典型應用,有著巨大的發展潛力。同時泛在電力物聯網的建設推動了邊緣計算技術的發展應用,為適應邊緣計算,分布式優化的研究很有必要。本文即以虛擬電廠為研究對象,在泛在電力物聯網背景下,對虛擬電廠的出力申報和運行調度等電力市場交易問題進行策略研究,并通過分布式優化進行求解。本文的主要研究內容和成果如下:首先簡要介紹了適應泛在電力物聯網的虛擬電廠架構。分析了虛擬電廠的架構以及泛在電力物聯網與虛擬電廠的內在聯系,闡述了泛在物聯在虛擬電廠中的應用優勢,并且強調泛在電力物聯網的建設為虛擬電廠的分布式優化提供了可靠性保證。針對虛擬電廠出力申報的經濟優化問題,構建了主能量市場和削峰合約市場的購售電聯合交易場景下的虛擬電廠出力申報模型,并且采用基于市場機制控制理論,推導了虛擬電廠各成員的分布式求解策略,通過本地控制器的投標曲線邊緣計算和虛擬市場的“供需”出清實現了出力申報交易問題的分布式優化,并由仿真算例驗證了求解策略的合理性。針對虛擬電廠運行調度的經濟優化問題,基于出力申報方案和削峰合同,構建了同時考核出力偏差和削峰合同執行情況的虛擬電廠運行調度模型,并且實現了基于市場機制控制理論的分布式優化求解。通過算例結果展示了實時電價和風、光出力波動下,虛擬電廠的具體運行調度策略和執行效果,并分析了出力偏差約束對于運行調度經濟收益的影響。針對運行調度時負荷用電滿意度問題,構建了包含柔性負荷工作時段平均偏移約束的虛擬電廠運行調度模型,并且通過輔助問題原理解耦原優化問題,實現了基于控制器邊緣迭代計算的分布式并行優化求解。算例結果表明了柔性負荷用電滿意度的保障需要犧牲部分經濟效益。本文在泛在電力物聯網的建設背景下,對虛擬電廠的出力申報和運行調度進行了分布式優化,對于虛擬電廠的交易策略研究和邊緣計算的應用具有重要意義。


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