市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法与流程

本发明属于电力管理，尤其涉及市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统的概念逐步提出，多类型分布式能源自由聚合虚拟电厂交易面临着巨大挑战。根据国家能源局发布的《2021年能源工作指导意见》，我国非化石能源发电装机力争达到11亿千瓦左右，风电、光伏发电等可再生能源利用率需保持较高水平，迫切需要健全电力中长期、现货和辅助服务市场相衔接的电力市场体系。同时，面对大规模高质量发展的风电、光伏等可再生能源及煤电逐步退出市场交易，其较为显著的波动性，不确定特性对电网安全稳定压力较大。虚拟电厂(virtual power plant,vpp)作为未来能源市场中的一项颠覆性重要技术，将散落在不同区域的分布式能源聚合形成一个稳定、可控的能源集，对平衡电网供需起到了重要作用。基于此，亟需解决聚合多种分布式能源与多元化市场，推动我国能源结构重组及探索一系列碳减排之路。

2、面对电能量市场、辅助服务市场等多维交易市场形式，通过自由聚合多类型分布式能源的虚拟电厂，可以缓解分布式资源对电力系统安全稳定运行带来的不确定影响，能够有效满足节能降耗、提高综合能源利用率的要求。但是虚拟电厂不是传统意义上的发电厂，而是相当于智能管家，为破解清洁能源消纳和绿色能源转型提供解决方案。随着以风电、光伏为主的可再生能源成为全球能源发展的主要方向，虚拟电厂采用先进的通信技术将多类型分布式能源进行自由聚合，有效实现了传统能源与可再生能源之间的互补协同调度与电网的优化运行，以最大程度地平抑新能源电力的强随机波动性。在多元化市场环境下，不断鼓励用户积极参与虚拟电厂的运行交易、合理规划虚拟电厂的范围和职能以及制定合理的竞争机制和完善电力市场运营机制对虚拟电厂运行交易具有重要的促进作用。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，以解决上述背景技术中的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法的具体技术方案如下：

3、一种市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、配电系统中虚拟电厂参与电能量和辅助服务市场的报价机制：

5、首先采用生成对抗网络生成典型竞争对手的报价场景，利用k-medoids法得到典型竞争对手报价的典型场景，然后建立以收益最大为目标的报价策略模型；通过更精准描述竞争对手的报价，从而达到自身报价的优化；

6、步骤s2、基于条件风险价值的多主体虚拟电厂优化调度模型：

7、利用条件风险价值理论，在虚拟电厂面临的风险与收益中寻找平衡，在风险可控的情况下，为虚拟电厂带来更大收益；

8、步骤s3、配电系统中含广义需求侧资源的虚拟电厂参与电能量和辅助服务市场的聚合：

9、对含广义需求侧资源的虚拟电厂内部资源进行分类，将其分为半控型资源和可控型资源，然后建立虚拟电厂参与电能量、辅助服务市场的优化调度模型，证明聚合方式的有效性；

10、步骤s4、配电系统中虚拟电厂参与电能量和辅助服务市场的出清模型的算法：

11、利用stackelberg主从博弈模型进行分析，参与者被分为两种：领导者和跟随者；领导者首先做出决策，跟随者可以观察到领导者的决策，从而做出自己的决策，跟随者的决策往往依赖于领导者的决策；将虚拟电厂作为决策的领导者，调度和交易中心作为决策的跟随者，建立一个基于stackelberg主从博弈的虚拟电厂双层竞价模型；将第一节中的以虚拟电厂收益最大为目标的策略性报价模型作为上层模型，下层模型是以购电成本最小为目标进行日前市场联合出清模型。

12、进一步，所述步骤s1中，生成对抗网络包括生成器和判别器；

13、对于生成器网络，其输入是由分布pz(z)采样得到的噪声数据，其输出为生成得到的数据样本记为pg(z)；生成器网络的目标是使得生成的数据样本尽可能接近真实分布；

14、对于判别器网络，其输入是真实数据或者生成器生成的数据，其输出是一个标量preal，表示输入数据服从真实分布pg(x)的概率；

15、生成器和判别器的损失函数分别如下：

16、

17、

18、式中，e(·)为计算期望；

19、训练目标函数如下：

20、

21、通过不断反复选代，直到最终判别器网络无法准确区分输入数据样本的来源，生成器网络训练完毕，进行报价场景生成。

22、进一步，所述步骤s1中的k-medoids法具体包括以下步骤：

23、步骤s1-1、在未消减场景集合中随机选取r个场景当做初始聚类中心；

24、步骤s1-2、根据距离聚类中心最近的原则，将剩余对象分配到各个类中；

25、步骤s1-3、在每个类中重新选择一个场景替换初始聚类中心，计算本组其他场景到替换聚类中心的距离总和，选择能使距离总和最小的场景作为新的聚类中心；

26、步骤s1-4、判断是否收敛，若不收敛则重新进行步骤s1-2，若已收敛，那么聚类得到的r个聚类中心就是场景消减后的r个代表性场景。

27、本发明的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法具有以下优点：本专利能够解决市场环境下虚拟电厂市场信息高效交互问题，完善配网侧虚拟电厂参与电能现货及辅助服务出清模型，充分发挥虚拟电厂的市场价值，提高充电设施的利用效率，延缓配用电设备的投资，提升电网优质供电服务保障能力，引导社会资本和资源拥有方参与虚拟电厂建设。

28、本专利的成果主要是针对电力市场环境下配电网虚拟电厂出清、调度和聚合方法不明确等问题，建立含储能、电动汽车及广义需求侧资源的虚拟电厂参与电能量市场、辅助服务市场的聚合模式，提出基于条件风险价值的多主体虚拟电厂优化调度模型及算法，提高虚拟电厂市场参与能力，实现市场效益最大化。

技术特征：

1.一种市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，其特征在于，所述步骤s1中，生成对抗网络包括生成器和判别器；

3.根据权利要求1所述的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，其特征在于，所述步骤s1中的k-medoids法具体包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，其特征在于，所述步骤s1中的报价策略模型，是以虚拟电厂参与电能量和辅助服务市场利润最大化为目标，目标函数如下所示：

5.根据权利要求1所述的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，其特征在于，所述步骤s2中的条件风险价值理论计算公式为如下所示：

6.根据权利要求1所述的市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，其特征在于，所述步骤s3中半控型资源包括风电、光伏等可再生分布式能源和价格型需求响应负荷；

技术总结
本发明一种市场模式下基于条件风险价值的虚拟电厂调度与出清方法，属于电力管理技术领域；建立含储能、电动汽车及广义需求侧资源的虚拟电厂参与电能量市场、辅助服务市场的聚合模式，提出基于条件风险价值的多主体虚拟电厂优化调度模型及算法，提高虚拟电厂市场参与能力，实现市场效益最大化。本发明能够解决市场环境下虚拟电厂市场信息高效交互问题，完善配网侧虚拟电厂参与电能现货及辅助服务出清模型，充分发挥虚拟电厂的市场价值，提高充电设施的利用效率，延缓配用电设备的投资，提升电网优质供电服务保障能力，引导社会资本和资源拥有方参与虚拟电厂建设。

技术研发人员：田浩杰,金宇坤,李齐,李晓鹏,李伊炎,才思远,镡可洋,徐鹤持,黄品睿,王荣泽
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12