基于博弈策略的虚拟电厂动态聚合模型研究

Under the background of Energy Internet System, virtual power plant, as an important aggregation form of the distributed energy resources, is the key technology for the development of power grid. This paper focuses on the dynamic aggregation method of the virtual power plant. Based on the evolutionary game and network theory, a dynamic aggregation model of virtual power plant is proposed to describe the formation-reconstruction-dissipation process of the virtual power plant. The proposed model motivates the participation of the individual's enthusiasm. And it dynamically achieves or converges to the optimal polymerization. Based on the proposed model, the cost-risk model and the robustness model are established to reduce the effects due to the random of renewable energy. Then a multi-constrained multi-objective obstacle-type model is proposed to include the influence of distribution network operation constraints.

在能源互联网的背景下，虚拟电厂技术作为重要的可再生能源的聚合形式，是电网发展所需的关键技术。本课题着眼于研究虚拟电厂动态聚合理论，结合演化集合博弈论和网络理论，提出虚拟电厂的动态演化集合博弈模型，描述了虚拟电厂聚合体形成-重构-消散的动态发展过程。所提VPP 聚合博弈模型体现了参与个体的积极性，动态地达到或收敛到最佳的聚合状态。在此基础上，通过建立成本-风险，鲁棒性模型来减小可再生能源随机性对聚合速度的影响，建立多约束多目标障碍型调节方法来考虑配电网运行约束的影响。

虚拟电厂(VPP)通过分布式能源管理系统，可以高效利用和促进新能源发电，获得技术、经济和生态方面的益处，因此被认为是实现分布式电源接入电网运行的关键技术。本项目重点研究VPP的聚合方式，将演化博弈理论中的演化集群理论应用到VPP聚合形成过程之中，研究分布式电源的特性和合作潜力，考虑环境随机性，基于博弈论建立VPP多目标的分布式电源合作模型。基于分布式能源的合作空间分析和利益分配方法，深入地进行了VPP 聚合体的动态聚合的理论研究，给出了VPP形成-重构-消散过程的利益依据。采用机会约束规划将不确定处理为失负荷风险，建立风险量化指标，对VPP内环境随机性进行风险分析，平衡VPP 系统运行时所面临的经济及其风险，验证了分布式电源聚合成虚拟电厂(一个或多个)可以更好地规避自身风险，以及获得更好的经济利益。基于演化博弈的方法，将演化博弈理论中的演化集群理论应用到模拟VPP聚合形成的过程，为VPP调度中心面对海量DER时的调度决策问题提供一种理论依据。研究发现，预测精度、出力波动的不同及源荷之间的互补性等因素对各主体的博弈结果影响较大。所提模型及其求解算法，具有较好的通用性，有效的解决了VPP面对海量分布式电源的选择决策问题，可以为电力市场下的分布式电源参与市场交易以及VPP优化调度决策提供有益补充。本项目属于未来电网发展所需的关键技术，其核心是研究组成VPP的内在驱动力和运行模式，为区域能源网中各种成员的有机结合、和谐高效运行提供一种解决方案，从而为实现基于VPP的大规模可再生能源的稳定、可靠和经济性利用提供了良好的技术支撑，同时也促使了VPP运行管理模式的进一步研究。