一种基于虚拟电厂的中长期电力交易方法及系统与流程

：本发明涉及虚拟电厂，尤其一种基于虚拟电厂的中长期电力交易方法及系统。

背景技术

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背景技术：

1、电力中长期交易是指根据市场供需关系和长期电力需求预测，以合同为基础进行的电力交易方式。电力中长期交易是电力市场的重要组成部分，它通过提前签订合同的形式，将电力的购买和销售分离开来，为电力生产和供应提供了更多的灵活性和稳定性。

2、在传统的电力交易模式中，供需双方往往通过现货市场进行交易，以短期和即期合同进行交流。短期交易面临着电力价格波动的风险，而电力供需双方也难以预测未来价格走势。因此，电力中长期交易应运而生，它为供需双方提供了更为稳定和长期的合作机制。

3、随着计算机信息技术的飞速发展，虚拟电厂基于先进的信息管理技术和强大的系统集成，具有很强的电力调控能力。同时，作为一个特殊电厂，实现分散式能源、储能系统、可控负荷和电动汽车等分散式资源的聚合和协调优化，参与电力市场和电网运行调控和电力交易。

4、虚拟电厂作为新兴主体参与市场，其内部的资源具有很高的灵活性，因此，在电力中长期交易中，对于基于虚拟电厂的电能供应、需求、价格等方面的可变因素进行稳定控制，以提升虚拟电厂决策的准确性，以及建立良好的虚拟电厂交易过程的信任度、安全性、可靠性，是亟待完善的问题。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的在于提供一种基于虚拟电厂的中长期电力交易方法及系统，以解决现有技术的不足。

2、本发明由如下技术方案实施：一种基于虚拟电厂的中长期电力交易方法，包括以下步骤：

3、建立包含电力供给侧、需求侧和管理中心的主体的虚拟电厂平台；

4、以虚拟电厂内的主体每时段的出力和为决策变量，以电力网络、分布式电源自身约束为条件，以虚拟发电厂的最大收益为调度目标建立目标函数，优化各主体成本；

5、基于所述目标函数确定虚拟电厂内的主体的初始交易计划；

6、基于所述初始交易计划，建立虚拟电厂内主体的博弈策略；

7、基于虚拟电厂内主体的博弈策略，确定最终交易合约；

8、将所述交易合约存储至区块链，经过安全校核后完成自动结算。

9、进一步的，所述虚拟电厂平台包括公共电网、售电实体、多个用户，其中售电实体分布式储能系统、热点联产、微网、小水电、分布式光伏发电、分布式风力发电。

10、进一步的，所述以虚拟发电厂的最大收益为调度目标建立目标函数，其中虚拟发电厂收益函数表达式为：

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12、式中：p零售为虚拟电厂对用户的拟定零售电价，p负荷为虚拟电厂进行需求响应后的负荷量，i为能量交互收益，c为虚拟电厂支付给用户参与需求响应时的成本，e(ct)为发电装置偏差成本期望，cn为发电装置运行成本，m为发电装置运行时段上限，n为发电装置数量；

13、其中，能量交互收益i为：

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15、式中：αt和βt分别为vpp在t时段向主网的售电和购电价格；xα(t)和xβ(t)分别为t时段vpp向主网的售电、购电状态变量，pm,t为vpp与主网间的交互电量；假设pm,t>0时，xα(t)＝1，当pm,t<0时，xβ(t)＝1，则满足

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17、进一步的，所述发电侧收益函数约束条件包括发电机组出力上下限约束、储能装置出力约束、需求侧响应约束，其中：

18、(1)发电机组出力上下限约束

19、pl≤p≤ph，其中pl、ph分别为机组出力最小、最大值；

20、(2)储能装置出力约束

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22、

23、式中，c0,j为储能装置初始功率，pc,j,t为t小时后的功率，s、s、分别为每小时最大充放电功率，分别为储能系统在t时段的最小和最大容量；

24、(3)需求侧响应约束

25、μ1＜lt＜(1+μ2)lt,0

26、其中，lt＝αeβp，lt为负荷量，α为常系数，β为弹性因子，p为电价，lt,0为初始负荷量，μ1、μ2分别为参与需求响应时负荷的变化参数。

27、进一步的，所述基于所述目标函数确定虚拟电厂内的主体的初始交易计划，具体为：对虚拟发电厂收益函数的各项参数求偏导，使得所求的变量满足虚拟发电厂收益函数最大化的要求，进而根据所求变量确定t时段的虚拟电厂的交易计划参数值，所述交易计划参数值包括以下参数的值：对用户的拟定零售电价p零售，虚拟电厂进行需求响应后的负荷量p负荷，能量交互收益i，虚拟电厂支付给用户参与需求响应时的成本c，发电装置偏差成本期望e(ct)，发电装置运行成本cn，发电装置运行时段上限m，发电装置数量n。

28、进一步的，所述t时段为中长期时间，包括年、季、月或者月内多日。

29、进一步的，所述基于所述初始交易计划，建立虚拟电厂内主体的博弈策略，具体为：

30、基于虚拟电厂内的发电主体中长期电力交易中存在的不确定性和灵活负荷的互动，实行卖方在合同有效期内并在合同规定的框架下决定各个时段的交易电量，使其供电成本最低；

31、买方按照卖方确定的交割计划接受供电，卖方通过自己发电或市场购电的方式获得最优的效益；

32、若买方的需求弹性较大，能够在合同规定的各时段承受的电能浮动区间较大，则交易合同的价格越低，反之价格高。

33、进一步的，所述基于虚拟电厂内主体的博弈策略，确定最终交易合约，具体为：交易合约采用规定交易电力浮动区间的卖方灵活电力合约，并基于合同交易的机会成本定价，通过供电商与具有弹性需求的用户在场外协商后经系统调度校核确认的方式完成。

34、进一步的，所述将所述交易合约存储至区块链，经过安全校核后完成自动结算，具体为：将所述交易合约以merkle tree的形式保存在区块中，每当交易时间到达时，智能合约将会根据发送到区块链上的电能数据来自动完成资金的转移；

35、另外，对校核准不通过的进行阻塞管理，具体为：按照以下规则制定阻塞价格，初始阻塞价格为0，当线路发生阻塞时，对于对阻塞有贡献的交易，按照如下公式更新阻塞价格

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37、式中：πij表示阻塞价格；l为交易tij对线路造成阻塞有贡献的线路的集合；pl为l线路的实际功率；plmax为线路l可承受的最大功率；α定义为阻塞价格系数，其具体数值需要根据实际市场的阻塞调整情况确定。

38、本发明还提供一种基于虚拟电厂的中长期电力交易系统，包括：

39、虚拟电厂建立模块，建立包含电力供给侧、需求侧和管理中心的主体的虚拟电厂平台；

40、成本优化模块，以虚拟电厂内的主体每时段的出力和为决策变量，以电力网络、分布式电源自身约束为条件，以虚拟发电厂的最大收益为调度目标建立目标函数，优化各主体成本；

41、初始交易计划模块，基于所述目标函数确定虚拟电厂内的主体的初始交易计划；

42、交易博弈模块，基于所述初始交易计划，建立虚拟电厂内主体的博弈策略；

43、合约计算模块，基于虚拟电厂内主体的博弈策略，确定最终交易合约；

44、交易结算模块，将所述交易合约存储至区块链，经过安全校核后完成自动结算。

45、本发明的优点：

46、1、本发明以虚拟电厂内的主体每时段的出力和为决策变量，以电力网络、分布式电源自身约束为条件，以虚拟发电厂的最大收益为调度目标建立目标函数，进而确定虚拟电厂内的主体的初始交易计划；通过对目标函数进行求偏导计算，最后计算使得函数收益最大的变量值，为初始交易计划提供参考，有利于制定较为准确稳定的交易合约。

47、2、本发明在基于初始交易计划的博弈策略建立中，基于虚拟电厂内的发电主体中长期电力交易中存在的不确定性和灵活负荷的互动，实行卖方在合同有效期内并在合同规定的框架下决定各个时段的交易电量，使其供电成本最低；同时，若买方的需求弹性较大，能够在合同规定的各时段承受的电能浮动区间较大，则交易合同的价格越低。另外，卖方在参与合同交易的同时仍可参与竞价交易，或利用发、用电权交易组成供需多方联盟以减弱风电不确定性造成的效用降低，这种博弈策略将显著提高买卖双方参与市场交易的效用，同时实现对于基于虚拟电厂的电能供应、需求、价格等方面的可变因素进行稳定控制。

48、3、本发明通过将交易合约存储至区块链，经过安全校核后，以区块链管理的方式完成自动结算，解决交易双方之间的信任问题，保证数据安全性。