虛擬電廠柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度碳交易機(jī)制品虛擬電廠模型與柔性負(fù)荷8可平移負(fù)荷特性9可轉(zhuǎn)移負(fù)荷特性研究背景研究背景3/28虛擬電廠（虛擬電廠（VPP）作為—項(xiàng)創(chuàng)新模式，利用先進(jìn)的信息技術(shù)和軟件解決方案，實(shí)現(xiàn)了對分布式發(fā)電裝置、儲能設(shè)備以及可調(diào)度負(fù)荷的有效整合與優(yōu)化管理。VPP能夠作為—個統(tǒng)—的整體參與到電力市場的交易活動中，并支持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高整個電力系統(tǒng)的靈活性、效率和可靠性。通過整合多種能源形式，平滑負(fù)荷曲線，降低峰谷差優(yōu)化能源流向，減少傳輸損耗，提高資源利用效率多元能源支撐，增強(qiáng)系統(tǒng)抵御故障和突發(fā)事件的能力作為統(tǒng)—整體參與電力市場，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值最大化有效解決分布式可再生能源并網(wǎng)難題包括光伏、風(fēng)力等小型發(fā)電設(shè)施具有平移、轉(zhuǎn)移、削減特性的柔性負(fù)荷回儲能設(shè)備蓄電池和蓄熱裝置，用于能量儲存與調(diào)節(jié)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)無縫連接，參與市場交易研究意義研究意義4/28本研究旨在探索虛擬電廠（VPP）優(yōu)化調(diào)度的新思路，結(jié)合碳交易機(jī)制與柔性負(fù)荷特性，提出—種兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的調(diào)度模型。ss研究目標(biāo)研究目標(biāo)5/28本研究旨在構(gòu)建—種結(jié)合需求側(cè)柔性負(fù)荷的本研究旨在構(gòu)建—種結(jié)合需求側(cè)柔性負(fù)荷的VPP低碳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型，基于碳交易框架，綜合考慮電、熱柔性負(fù)荷的平移、轉(zhuǎn)移和削減特性，通過精細(xì)化管理實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置。柔性負(fù)荷虛擬電廠模型6/28電網(wǎng)電能輸入電力系統(tǒng)提供的電能電網(wǎng)電能輸入電力系統(tǒng)提供的電能天然氣燃?xì)廨啓C(jī)和鍋爐的能源輸入分布式電源風(fēng)光等可再生能源發(fā)電余熱回收系統(tǒng)回收熱能余熱回收系統(tǒng)回收熱能變壓器轉(zhuǎn)換電網(wǎng)電能燃?xì)忮仩t輸出熱能燃?xì)廨啓C(jī)能源集線器模型能源集線器模型EnergyHubModel蓄熱裝置儲存熱能輸出電能蓄熱裝置儲存熱能儲存電能可控柔性負(fù)荷可控柔性負(fù)荷可平移、可轉(zhuǎn)移、可削減不可控負(fù)荷基礎(chǔ)用電負(fù)荷用戶側(cè)負(fù)荷分類用戶側(cè)負(fù)荷分類7/28熱負(fù)荷特性說明可平移負(fù)荷特性可平移負(fù)荷特性8/28數(shù)學(xué)表?0-1變量ατ：表?負(fù)荷是否被平移到新的開始時間τ●平移前負(fù)荷.平移后負(fù)荷Fshift=Fcostshift·Psumshift·Σt=tsh-tsht-tp+1λtFcostshift:單位功率負(fù)荷平移補(bǔ)償系數(shù)λt:不同時段的補(bǔ)償系數(shù)Psumshift:可平移負(fù)荷用電功率之和tp:負(fù)荷持續(xù)時間可轉(zhuǎn)移負(fù)荷特性可轉(zhuǎn)移負(fù)荷特性9/28用戶可以靈活調(diào)整充電時間，總充電量保持不變，但充電功率和時段可靈活調(diào)整。在低谷時段增加熱能消耗，在高峰時段減少熱能使用，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷的靈活轉(zhuǎn)移。工業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷可靈活調(diào)整，根據(jù)電網(wǎng)需求在不同時段靈活分配生產(chǎn)任務(wù)。光伏發(fā)電負(fù)荷可根據(jù)用電需求靈活調(diào)整輸出，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的負(fù)荷轉(zhuǎn)移?？赊D(zhuǎn)移時段：[ttr-,ttr+]最小連續(xù)運(yùn)行時間：Tmintran轉(zhuǎn)移功率上下限：Pτtran的上下限補(bǔ)償成本：Ftran=Fcosttran∑τ=1TPτtran可削減負(fù)荷特性可削減負(fù)荷特性10/28X定義與特性X定義與特性連續(xù)削減時長限制:Tmincut≤∑τ=tt+Tkp-1ετcut≤Tmaxcut最大削減次數(shù)限制:∑τ=1Tετcut≤Nmax總補(bǔ)償成本:Fcut=Fcostcut·∑τ=1TPτcut0-1變量:參數(shù)可削減電負(fù)荷可削減熱負(fù)荷可削減時間下限可削減時間上限最大削減次數(shù)削減補(bǔ)償系數(shù)0.4元/(kW·h)0.2元/(kW·h)●原始負(fù)荷曲線削減后的負(fù)荷曲線通過合理設(shè)置削減策略，可有效降低系統(tǒng)在高峰時段的負(fù)荷壓力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。碳交易成本模型碳交易成本模型11/28fCO2=Ct(EfCO2=Ct(Eo-Ea)oCO2總排放量：虛擬電廠的碳排放總量aCO2碳排放配額：企業(yè)被允許排放的碳總量碳交易體積與市場價格關(guān)系圖碳排放計算方法碳排放計算方法12/28VPP碳排放量計算方法VPP總碳排放量碳交易成本fCO2當(dāng)fCO2為負(fù)值時，表?企業(yè)出售碳排放額度獲得收益；為正值時，表?企業(yè)碳排放超過配額，需購買額外碳排放額度。sciparallelVPPVPP低碳經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)13/28minminF=FVPP+FCO2fMT燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本fDG風(fēng)光能發(fā)電成本fMT燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本fDG風(fēng)光能發(fā)電成本fGB燃?xì)忮仩t的運(yùn)行成本與電網(wǎng)交換的功率成本fBAT蓄電池的折舊成本ffBAT蓄電池的折舊成本fHST蓄熱槽的折舊成本調(diào)度柔性負(fù)荷的總補(bǔ)償費(fèi)用(Fshift+Ftran+Fcut)電網(wǎng)絡(luò)約束條件電網(wǎng)絡(luò)約束條件14/28PNET,min≤PNET≤PNET,max回荷電狀態(tài)限制Smin≤Ssoc(t)≤Smax充放電狀態(tài)約束調(diào)度周期能量平衡Pw+PPV+PNET+PMT=Ie+PBAT其中：Ishift、Itran、Icut分別為可平移、可轉(zhuǎn)移、可削減電負(fù)荷注：上述約束條件共同構(gòu)成了虛擬電廠電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為優(yōu)化調(diào)度提供了基礎(chǔ)框架熱網(wǎng)絡(luò)約束條件熱網(wǎng)絡(luò)約束條件15/28QHT,QGBQHSTQLQHTQHT+QGB=QL+QHSTQL=Qbase+Qshift+Qcut熱回收系統(tǒng)出熱功率與燃?xì)忮仩t出熱功率之和等于總熱負(fù)荷與蓄熱槽出熱功率之和H0=HT吸放熱狀態(tài)約束：同—時刻只能吸收或釋放熱能，不能同時進(jìn)行調(diào)度周期能量平衡：調(diào)度周期開始和結(jié)束時蓄熱槽的熱能含量必須相等0≤QHT≤QHT,max0≤QGB≤QGB,maxQHST,min≤QHST≤QHST,max各熱設(shè)備的功率輸出必須在設(shè)定的上下限范圍內(nèi)運(yùn)行，確保設(shè)備安全運(yùn)行虛擬電廠運(yùn)行參數(shù)虛擬電廠運(yùn)行參數(shù)16/28回蓄電池荷電狀態(tài)范圍:30%至95%運(yùn)行成本/元·(kW·h)-100000--碳排放系數(shù)及配額碳排放系數(shù)及配額17/28-1-1-1-1風(fēng)力發(fā)電043.0054.5回儲能091.30564.70150150a)柔性負(fù)荷參數(shù)設(shè)置柔性負(fù)荷參數(shù)設(shè)置18/28可平移負(fù)荷平移補(bǔ)償系數(shù)0可平移負(fù)荷平移補(bǔ)償系數(shù)0.1元·(kW·h)$^{-1}$平移持續(xù)時間/h3類型可平移熱負(fù)荷平移區(qū)間5:00—21:00可平移負(fù)荷類型平移持續(xù)時間/h平移區(qū)間平移補(bǔ)償系數(shù)可平移電負(fù)荷125:00—21:000.2元·(kW·h)$^{-1}$可平移電負(fù)荷237:00—23:000.2元·(kW·h)$^{-1}$X可削減負(fù)荷削減補(bǔ)償系數(shù)X可削減負(fù)荷削減補(bǔ)償系數(shù)0.2元·(kW·h)$^{-1}$最大削減次數(shù)/次8可削減時間上限/h5可削減時間下限/h2類型可削減熱負(fù)荷可轉(zhuǎn)移負(fù)荷類型可轉(zhuǎn)移電負(fù)荷轉(zhuǎn)移補(bǔ)償系數(shù)0.3元·(kW·h)$^{-1}$連續(xù)轉(zhuǎn)移最少時間/h2轉(zhuǎn)移功率范圍/kW可轉(zhuǎn)移時段4:00—22:00參數(shù)設(shè)置考慮了用戶負(fù)荷參與需求響應(yīng)的特性，通過合理設(shè)計平移、轉(zhuǎn)移和削減特性，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷曲線的優(yōu)化，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和靈活性。X參數(shù)設(shè)置考慮了用戶負(fù)荷參與需求響應(yīng)的特性，通過合理設(shè)計平移、轉(zhuǎn)移和削減特性，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷曲線的優(yōu)化，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和靈活性。X可削減負(fù)荷類型可削減電負(fù)荷削減補(bǔ)償系數(shù)0.4元·(kW·h)$^{-1}$最大削減次數(shù)/次8可削減時間上限/h5可削減時間下限/h2情景設(shè)計情景設(shè)計19/28可削減電負(fù)荷可平移電負(fù)荷可轉(zhuǎn)移電負(fù)荷該情景充分利用了電、熱兩側(cè)的柔性負(fù)荷資源，通過綜合協(xié)調(diào)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的該情景充分利用了電、熱兩側(cè)的柔性負(fù)荷資源，通過綜合協(xié)調(diào)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的最優(yōu)組合。該情景不考慮任何柔性負(fù)荷資源，系統(tǒng)通過傳統(tǒng)方式運(yùn)行，無法實(shí)現(xiàn)削峰填谷和資源優(yōu)化。研究目的電負(fù)荷需求響應(yīng)分析電負(fù)荷需求響應(yīng)分析20/28需求響應(yīng)分析需求響應(yīng)分析負(fù)荷優(yōu)化效果降低高峰期負(fù)荷壓力平滑全天負(fù)荷曲線平衡低谷期負(fù)荷分布降低整體運(yùn)行成本電力負(fù)荷與電價關(guān)系.電價低谷期（約0.25元·(kW·h)^(-1)）電價高峰期（約0.8元·(kW·h)^(-1)）電負(fù)荷優(yōu)化效果電負(fù)荷優(yōu)化效果21/28優(yōu)化前負(fù)荷曲線優(yōu)化后負(fù)荷曲線w負(fù)w負(fù)荷曲線平滑w全天負(fù)荷均衡290kW，降幅達(dá)19.4%綜合效益分析充分利用低谷時段降低用電成本熱負(fù)荷需求響應(yīng)分析熱負(fù)荷需求響應(yīng)分析22/28●●熱負(fù)荷(kW)●市場電價(元·(kW·h)-1)在高電價時段（如第18-20小時系統(tǒng)增加熱能使用或生產(chǎn)，熱負(fù)荷曲線出現(xiàn)峰值，表明系統(tǒng)在高電價時段充分利用熱能資源，以提升經(jīng)濟(jì)收益。這種策略有助于在滿足用戶需求的同時，有效降低運(yùn)行成本。熱負(fù)荷在第8至第10小時為負(fù)值，可能表明系統(tǒng)正在進(jìn)行能量回收或儲存；隨后熱負(fù)荷逐漸上升，并在第20小時達(dá)到峰值，接近90kW。與此同時，市場電價自第8小時開始上升，在第11小時達(dá)到高峰，隨后于第14小時回落，第16小時趨于穩(wěn)定，第18小時再次攀升。兩者變化趨勢呈現(xiàn)出—定程度的同步性。通過實(shí)施需求響應(yīng)措施，系統(tǒng)能夠有效利用電價信號進(jìn)行調(diào)度，在電價低谷時段減少熱負(fù)荷或充電，在電價高峰時段增加熱負(fù)荷或放電，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷的效果，提高熱能系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性?；氐碗妰r時段策略在低電價時段（如第14-16小時系統(tǒng)進(jìn)行能量儲備，熱負(fù)荷相對穩(wěn)定并出現(xiàn)下降趨勢。這種策略有助于在低電價時段儲存能量，為高電價時段使用，實(shí)現(xiàn)能源成本的優(yōu)化管理。熱負(fù)荷優(yōu)化效果熱負(fù)荷優(yōu)化效果23/28熱負(fù)荷峰值降低19.6%，從230kW降至185kW段-15.8%-20%-19.6%●優(yōu)化前熱負(fù)荷●優(yōu)化后熱負(fù)荷熱負(fù)荷(kW)●時段(小時)●morning●afternoon●evening情景對比分析情景對比分析24/28通過對比分析三種情景下的總成本及其構(gòu)成，驗(yàn)證柔性負(fù)荷對降低虛擬電廠運(yùn)營成本的作用。成本增幅分析成本增幅分析情景1vs情景2情景1vs情景3總成本對比情景1:3509.79元情景2:3518.36元情景3:3753.69元成本明細(xì)對比成本明細(xì)對比總成本風(fēng)機(jī)光伏運(yùn)維碳交易成本燃料成本購電成本補(bǔ)償成本情景13509.791365.00147.251012.60454.23246.94情景21365.00149.681084.06458.50177.40情景33753.691524.40184.25