面向電力市場環(huán)境的配電系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃

面向電力市場環(huán)境的配電系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃個人介紹核心期刊《電測與儀表》、《中國電力》、《電力信息與通信技術(shù)》青年編委《e-Prime》青年編委1研究背景與主要架構(gòu)1研究背景與主要架構(gòu)2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策5結(jié)論與展望5結(jié)論與展望?頂層設(shè)計強化：出臺《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》?關(guān)鍵技術(shù)突破：在柔性直流輸電、虛擬電廠等領(lǐng)域取?頂層設(shè)計強化：出臺《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》?關(guān)鍵技術(shù)突破：在柔性直流輸電、虛擬電廠等領(lǐng)域取?特高壓輸電技術(shù)：已建成多條特高壓線路，實現(xiàn)“西電東送”“北電??特高壓輸電技術(shù)：已建成多條特高壓線路，實現(xiàn)“西電東送”“北電?智能電網(wǎng)建設(shè)：通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，提升電網(wǎng)調(diào)度的靈活性和可靠性。?儲能技術(shù)多元化：鋰電、抽水蓄能、氫儲能等項目快速落地，2023年電化學(xué)儲能裝機同比增長超150%。?需求側(cè)響應(yīng)：通過電價機制引導(dǎo)用戶參與?全國統(tǒng)一電力市場：逐步建立跨省區(qū)?綠電交易試點：推動綠電證書交易，鼓勵企業(yè)使用可再生能源。u9號文發(fā)布：2015年《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》提出“管住中間、放開u9號文發(fā)布：2015年《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》提出“管住中間、放開u電力交易機構(gòu)成立：北京、廣州等國家級及30余個省級交易u市場化交易規(guī)模擴(kuò)大：2020年市場化交易電量占比超40%，《電力體制改革方u綠電交易機制：2021年全國綠色電力交易試點u輔助服務(wù)市場建設(shè)：調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)交u全國統(tǒng)一電力市場體系：2022年《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》出臺，利益訴求沖出與博弈均衡電網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)架安全性用戶側(cè)降低用電成本各主體信息壁壘分布式?jīng)Q策跨時間尺度協(xié)調(diào)困難電源、儲能建設(shè)周期長網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容中期規(guī)劃發(fā)電商高密度布局分布式電源信息不對稱與決策分散性投資政策電力市場規(guī)則多源耦合與動態(tài)關(guān)聯(lián)市場電價用戶需求響應(yīng)可再生能源出力利益訴求沖出與博弈均衡電網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)架安全性用戶側(cè)降低用電成本各主體信息壁壘分布式?jīng)Q策跨時間尺度協(xié)調(diào)困難電源、儲能建設(shè)周期長網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容中期規(guī)劃發(fā)電商高密度布局分布式電源信息不對稱與決策分散性投資政策電力市場規(guī)則多源耦合與動態(tài)關(guān)聯(lián)市場電價用戶需求響應(yīng)可再生能源出力政策激勵市場規(guī)則與政策不確定性電力市場規(guī)則調(diào)整用戶用能習(xí)慣遷移政策導(dǎo)向變化氣象數(shù)據(jù)（風(fēng)光出力）市場歷史數(shù)據(jù)（電價波動）極端天氣電價尖峰高維異構(gòu)數(shù)據(jù)融合困難用戶行為數(shù)據(jù)（需求響應(yīng)）極端場景覆蓋不足場景動態(tài)難以刻畫多源不確定性耦合多源不確定性耦合分布式電源分布式電源雙向潮流與網(wǎng)絡(luò)約束沖突市場-物理耦合下的平衡市場-物理耦合下的平衡機制研究體系儲能成本高，需量化其在能量/輔助服務(wù)市場1研究背景與主要架構(gòu)1研究背景與主要架構(gòu)2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策5結(jié)論與展望5結(jié)論與展望2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析2.1我國部分省份新能源入市比例與保障機制綠點交易試點：北京、天津、冀北及雄安新區(qū)綠點交易試點：北京、天津、冀北及雄安新區(qū)量通過雙邊協(xié)商/掛牌交易保障省份湖北/遼寧新疆/江蘇市場化電量比例增量100%競價集中式100%入市超保障電量100%入市110kV以上項目入市特殊規(guī)則存量鎖定0.3949元/kWh分布式暫不參與風(fēng)電895h綠證限價0-0.05元/kWh無無光伏500h無無無光伏500h無廣東2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析l“風(fēng)光氫氨醇”一體化項目豁免l2025年起，10kV以上工商業(yè)用l高耗能企業(yè)電價浮動取消20%限山東山東廣東浙江山西l推動綠電交易與碳市場銜接，2024年綠電交易量達(dá)76.59億千l要求新能源項目（含補貼項目）2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析?可再生能源電量環(huán)境屬性的唯一證明（1證?2027年：全國綠證暢通流動，強制與自愿消?2030年：全社會自主綠電需求顯著提升?2024年核發(fā)綠證47.34億張（同比增），?廣州：2025年單批次交易1680萬張），?重點行業(yè)2030年綠電消費比例不低于全國可?新建數(shù)據(jù)中心綠電消費比例＞80%2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析從"剛性管控"從"剛性管控"到"彈性響應(yīng)"的架構(gòu)升級?變革需求:靈活資源接入、動態(tài)網(wǎng)44?決策復(fù)雜度激增:高維非線性優(yōu)化、?智能體協(xié)同進(jìn)化:多代理系統(tǒng)、因果推理嵌入從從"單向傳輸"到"雙向互動"的技術(shù)范式轉(zhuǎn)換22?運行邏輯重構(gòu):雙向潮流管理、電壓主動控制?規(guī)劃方法創(chuàng)新:概率化規(guī)劃工具、數(shù)字?jǐn)伾?3?數(shù)據(jù)治理挑戰(zhàn):多主體數(shù)據(jù)互通、?平臺能力提升:實時市場耦合、分1研究背景與主要架構(gòu)1研究背景與主要架構(gòu)2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策5結(jié)論與展望5結(jié)論與展望3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式有序充電模式23233市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式3.1車網(wǎng)互動對配電系統(tǒng)潮流的影響分析車網(wǎng)互動對配電系目標(biāo)函數(shù)約束條件節(jié)點功率平衡約束狀態(tài)和決策變量邊界限約束目標(biāo)函數(shù)約束條件節(jié)點功率平衡約束狀態(tài)和決策變量邊界限約束目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)約束條件約束條件功率邊界限約束功率邊界限約束荷電狀態(tài)邊界限約束荷電狀態(tài)邊界限約束荷電狀態(tài)時間耦合約束荷電狀態(tài)時間耦合約束車網(wǎng)互動“均衡點”車網(wǎng)互動“均衡點”3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式負(fù)荷/負(fù)荷/MW86420有序充電模式無序充電模式時間/hDLMP/($/DLMP/($/MWh)DLMP/($/MWh)時間/h時間時間/h3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式2323?友好的車網(wǎng)互動能夠平抑配電節(jié)點邊際電價波動，降低配電系統(tǒng)運行成本。AggregatorConsideringMulti-AgentInteractions[J],AppliedEnergy,360,122810,2024.AggregatorConsideringMultipleUncertainties[J],AppliedEnergy,382,125259,2025.VehicleAggregatorConsideringtheBoundedRationalityofUsers[J],IE4898-4912,2025.（二區(qū)SCI期刊）3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式基于區(qū)間不確定性的靈活性需求建模不確定性取值不確定性取值主動配電系統(tǒng)中的靈活性平衡機理主動配電系統(tǒng)中的靈活性平衡機理上調(diào)靈活性需求下調(diào)靈活性需求持續(xù)時間清潔能源出力削減需求彈性其他策略其他策略需求彈性儲能充電其他策略可中斷負(fù)荷持續(xù)時間典型場景可中斷負(fù)荷持續(xù)時間概率化上調(diào)及下調(diào)靈活性需求拆解計及二維靈活性供給的靈活性平衡機理不確定性來源:?分布式電源最大可用出力建模方法:基于笛卡爾乘積的混合概率不確定區(qū)間概率區(qū)間化3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式主體描述分布式電源聚集商儲能聚集商分布式電源聚集商儲能聚集商售電市場環(huán)境下的配電網(wǎng)能量管理框架售電市場環(huán)境下的配電網(wǎng)能量管理框架售電市場環(huán)境下的配電能量管理框架配電系統(tǒng)中的主被動二維靈活性供應(yīng)建模配電系統(tǒng)中的主被動二維靈活性供應(yīng)建模和供給曲線需求彈性示意圖3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式1919202122算例參數(shù)及區(qū)間建模WGVGWGVG55WGESSVGWGESSVGESSESSVGWGVGWG光伏發(fā)電的最大出力/MW風(fēng)力發(fā)電的最大出力原始負(fù)荷需求風(fēng)力發(fā)電的最大出力原始負(fù)荷需求時間/h時間/h時間/h光伏概率風(fēng)電概率原始負(fù)荷需求發(fā)生概率第一區(qū)間0.3214第一區(qū)間0.2688第一區(qū)間0.3796第二區(qū)間0.2547第二區(qū)間0.5126第二區(qū)間0.4782第三區(qū)間0.4239第三區(qū)間0.2186第三區(qū)間0.1422概率潮流調(diào)度結(jié)果概率潮流調(diào)度結(jié)果節(jié)點凈負(fù)荷的BCPD節(jié)點凈負(fù)荷的PCPD0.80.60.40.20.00.00.10.20.30.40.5全網(wǎng)優(yōu)化后節(jié)點凈負(fù)荷方差/MW??概率調(diào)度解能較好地控制全網(wǎng)的優(yōu)化后凈負(fù)荷曲線波動程度方案的魯棒性分析方案的魯棒性分析案例節(jié)點凈負(fù)荷方差概率值概率區(qū)間建模案例≤0.386MW[0.938,0.943]≤0.308MW[0.752,0.755]≤0.201MW[0.502,0.503]魯棒優(yōu)化案例0.478MW1?提升調(diào)度適應(yīng)性?評估多主體供給能力?提供概率化決策參考3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式二維靈活性供給的效果分析二維靈活性供給的效果分析節(jié)點節(jié)點8的負(fù)荷削減量節(jié)點25的負(fù)荷削減量節(jié)點32的負(fù)荷削減量0.100.080.060.040.024812481220240時間/h第一次確定性計算中的可中斷負(fù)荷調(diào)度情況在第一次確定性計算中的儲能系統(tǒng)的實際出力結(jié)論：系統(tǒng)中的可中斷負(fù)荷和儲能設(shè)備都起到了滿足負(fù)荷需求、平抑凈負(fù)荷波動的效果結(jié)論：儲能設(shè)備還在清潔能源充裕的時段發(fā)揮了移峰填谷結(jié)論：系統(tǒng)中的可中斷負(fù)荷和儲能設(shè)備都起到了滿足負(fù)荷需求、平抑凈負(fù)荷波動的效果3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式1提出了在售電市場環(huán)境下結(jié)合多主體決策互動的主動配電系統(tǒng)概率能量管理方法，形成了協(xié)調(diào)DSO優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度方案與多元化市場主體占優(yōu)策略的雙贏策略。2針對聯(lián)合概率區(qū)間表征的供需強不確定性形成的靈活性調(diào)節(jié)需求，構(gòu)建了協(xié)調(diào)多主體互動供給系統(tǒng)可調(diào)度性和供需彈性的主動配電系統(tǒng)廣義靈活性平衡機理，從理論上給出了考慮拓?fù)浼s束的靈活性供需平衡原則。3對于雙層概率區(qū)間優(yōu)化調(diào)度問題，給出了基于確定性區(qū)間邊界計算的概率潮流求解方法，并通過累計概率計算形成了協(xié)調(diào)風(fēng)險偏好和調(diào)度成本的概率配電網(wǎng)調(diào)度方案。Atlanta,GA,2019.（Bestconferencepaper）1研究背景與主要架構(gòu)1研究背景與主要架構(gòu)2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析2市場環(huán)境下配電系統(tǒng)規(guī)劃要素分析3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式3市場環(huán)境下配電系統(tǒng)潮流平衡模式4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策5結(jié)論與展望5結(jié)論與展望4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4.1市場環(huán)境下考慮全周期經(jīng)濟(jì)效益的工推動用戶側(cè)儲能配置可實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的共贏！推動用戶側(cè)儲能配置可實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的共贏！高昂的投資成本高昂的投資成本4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4.1市場環(huán)境下考慮全周期經(jīng)濟(jì)效益的工業(yè)園區(qū)共享儲能優(yōu)化配置本文所提出的園區(qū)共享儲能運營模式中，涉及主體包括若干中小型工業(yè)用戶、城市電網(wǎng)需求響應(yīng)市場變壓器2變壓器2用戶負(fù)荷信息流工業(yè)園區(qū)SES信息流尖峰負(fù)荷較大場景出現(xiàn)頻次較低尖峰負(fù)荷較大場景出現(xiàn)頻次較低尖峰負(fù)荷不高場景出現(xiàn)頻次較高尖峰負(fù)荷不高場景出現(xiàn)頻次較高4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4.1市場環(huán)境下考慮全周期經(jīng)濟(jì)效益的工業(yè)園區(qū)共享儲能優(yōu)化配置雙層規(guī)劃模型儲能全運行周期上層：SES優(yōu)化配置模型雙層規(guī)劃模型儲能全運行周期上層：SES優(yōu)化配置模型Min{投資運營總成本凈現(xiàn)值}Min{投資運營總成本凈現(xiàn)值}SES配置容量與配置功率tt一般負(fù)荷場景下層：聯(lián)盟運營優(yōu)化模型高峰負(fù)荷場景一般負(fù)荷場景下層：聯(lián)盟運營優(yōu)化模型Min{聯(lián)盟運營成本}Min{聯(lián)盟運營成本}SES充放電功率DR市場約定響應(yīng)量等DR收益月度需量電費專變擴(kuò)建需求屋頂光伏出力原始負(fù)荷需求?上層模型旨在以最小化SES投屋頂光伏出力原始負(fù)荷需求?上層模型旨在以最小化SES投資運營總成本凈現(xiàn)值為目標(biāo)，制定SES定容配置方案?下層模型以最小化聯(lián)盟運營成本為目標(biāo)，制定全運行周期內(nèi)各應(yīng)4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4.1市場環(huán)境下考慮全周期經(jīng)濟(jì)效益的工業(yè)園區(qū)共享儲能優(yōu)化配置??創(chuàng)新運營模式：提出用戶參與DR市場的SES運營模式，驗證其在多場景下的?優(yōu)化配置模型：構(gòu)建考慮政策演化、峰谷價差及違約風(fēng)險的雙層優(yōu)化模型，有算例SES配置容量/kWhSES投資運維成本/百萬元用戶基本電費/百萬元用戶需量電費/百萬元節(jié)省的專變擴(kuò)建成本/百萬元/百萬元總成本/百萬元100063.1022.54061.5732.1304301047.924.584考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策4.1市場環(huán)境下考慮全周期經(jīng)濟(jì)效益的工業(yè)園區(qū)共享儲能優(yōu)化配置1針對現(xiàn)有園區(qū)SES運營模式盈利渠道單一等問題，在現(xiàn)有模式的基礎(chǔ)上設(shè)計了考慮用戶參與DR市場的SES運營模式，明確了SES在不同應(yīng)用場景下的運行原則，并通過仿真實驗證明了所提運營模式在不同條件下均具有2針對現(xiàn)有研究未從宏觀層面上考慮市場政策及峰谷價差等因素的演化特性、未充分考慮DR市場交易違約風(fēng)險等問題，結(jié)合相關(guān)政策及市場現(xiàn)狀分析了SES全運行周期內(nèi)的主客觀不確定性以及市場的時序演變情況，構(gòu)建了SES雙層優(yōu)化配置模型，最后通過算例仿真驗證了所提方法的有效性。4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策為應(yīng)對未來規(guī)劃周期內(nèi)的負(fù)荷增長需求以及清潔能源接入消納要求，4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策兩階段不確定性建模兩階段不確定性建模最終負(fù)荷需求最終負(fù)荷需求兩階段負(fù)荷建模示意圖多邊市場中的閉環(huán)調(diào)度機制多邊市場中的閉環(huán)調(diào)度機制傳統(tǒng)開環(huán)調(diào)度與閉環(huán)調(diào)度的比較考慮主體協(xié)調(diào)決策的配電網(wǎng)考慮主體協(xié)調(diào)決策的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃嵌套式博弈框架4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策方案的魯棒性分析——傳統(tǒng)規(guī)劃與考慮非網(wǎng)絡(luò)解方案的魯棒性分析——傳統(tǒng)規(guī)劃與考慮非網(wǎng)絡(luò)解^I/$^II/$算例設(shè)計算例設(shè)計第二層模型得出的最惡劣情形下凈負(fù)荷場景案例1的凈負(fù)荷案例3的凈負(fù)荷2p.u.p.u.0.510.0-0.5ESS充電ESS放電-2-1.0-1.5-2-1.0-1.5位于節(jié)點5位于節(jié)點5的ESS充電功率位于節(jié)點8的ESS充電功率位于節(jié)點5的ESS放電功率位于節(jié)點8的ESS放電功率可中斷負(fù)荷調(diào)度需求響應(yīng)-3時間/h案例1和案例3中的系統(tǒng)凈負(fù)荷曲線以及案例3的非網(wǎng)絡(luò)解累計54210-1-2-3-4-5饋線容量限制案例1中的運行范圍案例3中的運行范圍案例1中的運行邊界案例3中的運行邊界主要饋線上強化的容量邊界48121620242832饋線編號?案例3的總成本約為案例1所需投資額的20%?相比案例1，案例3更靠近饋線的經(jīng)濟(jì)運行范圍4考慮主體交易的源網(wǎng)荷儲規(guī)劃決策