微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)功輔助服務(wù)下各市場(chǎng)主體的利益分配

2018-03-13 14:05:01 電網(wǎng)技術(shù) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：隨著售電側(cè)市場(chǎng)改革的不斷深入,研究多個(gè)微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商參與下的配電側(cè)市場(chǎng)交易和競(jìng)價(jià)機(jī)制具有重要意義。針對(duì)該問(wèn)題,提出了一種雙層優(yōu)化

從圖5和圖6中可見,當(dāng)市場(chǎng)達(dá)到均衡時(shí),雖然3個(gè)微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商報(bào)價(jià)都高于批發(fā)市場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià),DSO依然能夠通過(guò)優(yōu)化微電網(wǎng)的功率注入,改善系統(tǒng)的潮流分布,從而降低總購(gòu)電成本。其中,微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商2報(bào)價(jià)最高,達(dá)到0.082 8 USD/(kW•h),該價(jià)格即為此時(shí)的市場(chǎng)出清電價(jià)。由式(2)可知,各微電網(wǎng)在該市場(chǎng)價(jià)格下的最優(yōu)發(fā)電功率為340 kW。

在圖6中,微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商1和微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商3的中標(biāo)量最接近最優(yōu)值,因此兩者的凈利潤(rùn)都大于微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商2。在該場(chǎng)景下,微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商發(fā)電成本相同而最優(yōu)報(bào)價(jià)不同的原因在于微電網(wǎng)的接入位置不同,對(duì)系統(tǒng)潮流優(yōu)化的貢獻(xiàn)程度也不同,因此,相同報(bào)價(jià)下DSO向各個(gè)運(yùn)營(yíng)商購(gòu)買的功率也有所不同。

在場(chǎng)景2中,微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商3的成本最高,因此其報(bào)價(jià)也相對(duì)較高(圖7)。該場(chǎng)景下,由于微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商2的成本較低,其報(bào)價(jià)始終處于較低的水平。在微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商2的競(jìng)爭(zhēng)下,市場(chǎng)的最終出清電價(jià)要低于場(chǎng)景1,為0.078 9 USD/(kW•h)。此時(shí)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的最優(yōu)發(fā)電功率依次為539 kW、770 kW和317 kW。從圖8中可以看出,運(yùn)行成本最低的微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商2在競(jìng)爭(zhēng)中處于明顯優(yōu)勢(shì),中標(biāo)量等于最優(yōu)值,因而能夠?qū)崿F(xiàn)自身收益的最大化。

3.2 微電網(wǎng)聯(lián)盟場(chǎng)景下的競(jìng)價(jià)博弈仿真

針對(duì)圖4所示的配電系統(tǒng),分別考慮微電網(wǎng)1/2聯(lián)盟、微電網(wǎng)2/3聯(lián)盟和微電網(wǎng)1/3聯(lián)盟3種情況,各微電網(wǎng)的運(yùn)行成本系數(shù)如3.1中的場(chǎng)景1所示。聯(lián)盟場(chǎng)景下各微電網(wǎng)的報(bào)價(jià)、聯(lián)盟體的凈利潤(rùn)以及DSO的總購(gòu)電成本分別如表2、表3和表4所示。

表2 聯(lián)盟場(chǎng)景下微電網(wǎng)的報(bào)價(jià)

表3 聯(lián)盟場(chǎng)景下微電網(wǎng)的凈利潤(rùn)

表4 聯(lián)盟場(chǎng)景下DSO的購(gòu)電成本

在3.1的場(chǎng)景1中,不聯(lián)盟情況下微電網(wǎng)1、微電網(wǎng)2和微電網(wǎng)3的報(bào)價(jià)依次為0.0786 USD/(kW•h)、0.0828 USD/(kW•h)、0.0802 USD/(kW•h)。從表2可以看出,無(wú)論是微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)2聯(lián)盟,還是微電網(wǎng)2和微電網(wǎng)3聯(lián)盟,聯(lián)盟體內(nèi)的微電網(wǎng)都有提高報(bào)價(jià)的意愿,聯(lián)盟后市場(chǎng)的出清電價(jià)相比

不聯(lián)盟的情況都有所提高。因此,聯(lián)盟體的整體收益也有所提高,如表3中微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)2聯(lián)盟時(shí)整體收益提高了0.1 USD,微電網(wǎng)2和微電網(wǎng)3聯(lián)盟時(shí)整體收益則提高了0.13 USD。此時(shí),由于市場(chǎng)出清電價(jià)的提高,DSO的購(gòu)電成本也相應(yīng)地提高,如表4所示。

對(duì)于微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)3聯(lián)盟情況,由3.1中的分析可知,微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)3通過(guò)競(jìng)價(jià),都能夠最大化自身的收益,此時(shí)無(wú)論是微電網(wǎng)1還是微電網(wǎng)3都無(wú)法通過(guò)改變自身報(bào)價(jià)進(jìn)一步提高聯(lián)盟整體的收益,因此這種場(chǎng)景下各個(gè)微電網(wǎng)的報(bào)價(jià)和不聯(lián)盟的情況相同,各方的收益及DSO的購(gòu)電成本也維持不變。

3.3 考慮微電網(wǎng)無(wú)功服務(wù)下的競(jìng)價(jià)博弈仿真

在上述的仿真分析中,僅考慮了微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商參與有功功率競(jìng)價(jià)的過(guò)程。實(shí)際上,微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商除了能夠提供有功功率之外,還能夠通過(guò)提供無(wú)功功率服務(wù)進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的潮流,降低網(wǎng)絡(luò)損耗,同時(shí)依靠無(wú)功功率服務(wù)獲取一定的收益。

在本文中,考慮DSO對(duì)無(wú)功功率裝置的投資運(yùn)行成本和無(wú)功功率價(jià)值進(jìn)行補(bǔ)償。其中,各個(gè)微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商按投資和運(yùn)維成本折算出相應(yīng)的無(wú)功成本,由DSO支付微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)功功率所支出的成本費(fèi)用;其次,DSO計(jì)算出市場(chǎng)均衡時(shí)各微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商不提供無(wú)功功率和提供無(wú)功功率服務(wù)下的系統(tǒng)網(wǎng)損,兩者的差值與市場(chǎng)出清電價(jià)的乘積即為無(wú)功功率效益,將這部分效益按降低網(wǎng)損的貢獻(xiàn)度分別對(duì)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行補(bǔ)償。設(shè)定各個(gè)微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能夠提供的無(wú)功補(bǔ)償范圍為±1 Mvar,無(wú)功功率成本為1.6 USD/Mvar[24],微電網(wǎng)的運(yùn)行成本系數(shù)和3.1中的場(chǎng)景1相同。不考慮微電網(wǎng)聯(lián)盟的情況,該場(chǎng)景下的仿真結(jié)果如圖9和圖10所示。

圖9 考慮無(wú)功服務(wù)下微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商競(jìng)價(jià)曲線

圖10 考慮無(wú)功服務(wù)下市場(chǎng)主體有功/無(wú)功中標(biāo)量

從圖9和圖10中可以看出,考慮微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)功輔助服務(wù)后,市場(chǎng)達(dá)到均衡時(shí)的出清電價(jià)和3.1中的場(chǎng)景1相比有所降低。同時(shí),DSO通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商有功功率和無(wú)功功率的優(yōu)化,能

夠進(jìn)一步降低系統(tǒng)的網(wǎng)損,從而使得總購(gòu)電成本降低。按前文設(shè)定的無(wú)功補(bǔ)償機(jī)制,不考慮無(wú)功服務(wù)(3.1場(chǎng)景1)和考慮無(wú)功服務(wù)下各市場(chǎng)主體的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表5所示。

從表5中可以看出,當(dāng)市場(chǎng)中的微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)功服務(wù)時(shí),通過(guò)本文設(shè)定的無(wú)功補(bǔ)償機(jī)制,各運(yùn)營(yíng)商的收益都有所提高。在該運(yùn)行狀態(tài)下,微電網(wǎng)2提供無(wú)功功率對(duì)網(wǎng)損降低的靈敏度最高,因此中標(biāo)的無(wú)功功率也最高,獲得的收益最大。同時(shí),相比于僅考慮有功功率競(jìng)價(jià)的場(chǎng)景,此時(shí)系統(tǒng)的有功網(wǎng)損由73.684 kW降低至33.291 kW,降低了DSO的購(gòu)電成本,社會(huì)效益得到進(jìn)一步優(yōu)化。

表5 市場(chǎng)主體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 結(jié)論

本文采用雙層優(yōu)化算法對(duì)含微電網(wǎng)的配電側(cè)市場(chǎng)最優(yōu)競(jìng)價(jià)問(wèn)題進(jìn)行求解：底層優(yōu)化以最小化DSO購(gòu)電成本為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)的出清和系統(tǒng)的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度;上層優(yōu)化則以各微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商利益最大化為目標(biāo),確定最優(yōu)競(jìng)價(jià)策略。仿真結(jié)果表明：

1)本文所提出的雙層優(yōu)化方法能夠有效求解多方參與下的配電側(cè)電力市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)問(wèn)題,在確保系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各方收益的優(yōu)化分配。

2)微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)行成本和接入位置將對(duì)最終的博弈結(jié)果產(chǎn)生影響,運(yùn)行成本較低的運(yùn)營(yíng)商在競(jìng)爭(zhēng)中處于明顯優(yōu)勢(shì)。

3)系統(tǒng)中的微電網(wǎng)通過(guò)聯(lián)盟的形式可以進(jìn)一步提高整體的經(jīng)濟(jì)效益,此部分效益的提升效果在非完全信息博弈環(huán)境下將更加明顯。

4)在微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商同時(shí)提供有功功率和無(wú)功功率的情況下,依靠合理的無(wú)功補(bǔ)償機(jī)制,能夠?qū)崿F(xiàn)各方收益的增加,提高社會(huì)的整體效益。

此外,本文所提出的方法也能夠進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用于非合作不完全信息動(dòng)態(tài)博弈的問(wèn)題中。

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