交互能源机制支撑的集群产消者多时间尺度优化调度方法研究

The increasing number of distributed photovoltaic generations and controllable loads make the advent of prosumers (consumers who have generation capabilities) inevitable. With prosumers’ active participation in the power system operation, the centralized dispatch mode will not be well adapted to the energy management of future power systems due to its inability to guarantee the calculation requirements of optimal dispatch of large-scales prosumers as well as the privacy of prosumers. This project intends to use transactive energy mechanism with dual attributes of market and control to dispatch aggregated prosumers at multiple time scales. The research contents include three aspects: 1) Quantification and characterization of distributed resource flexibility considering coupled energy characteristics at multiple time scales; 2) transactive energy mechanism for prosumers’ day-ahead optimal schedule under multiple information interaction modes; 3) transactive energy mechanism for prosumers’ real-time energy management supported by the single information interaction mode. The objective of the project is to recognize the general mechanism of the distributed energy resource flexibility, grasp methods of using transactive energy mechanism for optimal day-ahead schedule and real-time energy management of prosumers at multi-time scales, for maximum integration of distributed generation in the regional power distribution system.

随着分布式光伏单元与新型可控负荷数量的增加，愈来愈多的传统电力消费者逐渐向产消者（prosumer，拥有发电能力的消费者）这一形式的新型主体转变。而伴随产消者规模的增大及其参与电力系统运行意愿的增强，集中式调度控制愈发难以满足大规模产消者多时间尺度优化调度计算效率及产消者信息隐私性等要求，这对未来电力系统的调度模式提出了新的需求。本项目拟在多时间尺度上采用兼具市场和控制双重属性的交互能源机制对集群产消者进行优化调度，研究内容包括三个方面：1）产消者时域耦合的资源灵活性量化与表征方法研究；2）交互能源机制下多次信息交互模式支撑的产消者日前调度方法研究；3）交互能源机制下单次信息交互模式支撑的产消者实时能量管理方法研究。研究的目标是认知集群产消者资源灵活性模型通用化机理，掌握交互能源机制支撑的产消者日前与实时多时间尺度优化调度方法，为实现区域配电系统内产消者分布式资源就地高效利用奠定理论基础。

随着分布式光伏单元与新型可控负荷数量的增加，愈来愈多的传统电力消费者逐渐向产消者（prosumer，拥有发电能力的消费者）这一形式的新型主体转变。伴随产消者规模的增大及其参与电力系统运行意愿的增强，集中式调度控制愈发难以满足大规模产消者多时间尺度优化调度计算效率及产消者信息隐私性等要求，这对未来电力系统的调度模式提出了新的需求。本项目在多时间尺度上采用兼具市场和控制双重属性的交互能源机制对集群产消者进行优化调度，研究内容包括三个方面：1）产消者时域耦合的资源灵活性量化与表征方法研究；2）交互能源机制下多次信息交互模式支撑的产消者日前调度方法研究；3）交互能源机制下单次信息交互模式支撑的产消者实时能量管理方法研究。. 项目的研究成果主要包括：1）建立了描述和量化产消者内部电动汽车、暖通空调等需求侧资源可行域的标准参数“虚拟电池”模型，降低了多类型异质资源可行域刻画的复杂性，提出了基于松弛闵可夫斯基求和的产消者资源灵活性外特性表征方法；2）建立了交互能源系统中基于二阶锥松弛的配电网交流潮流模型，建立了产消者能量管理的凸化模型，提出了基于分布式鲁棒优化技术的交互能源系统日前优化调度方法；3）提出了经济机制理论指导下的产消者报价方案，基于满足激励相容理论的VCG拍卖方法制定了产消者实时交易合约与实时交割合约，对产消者存在的日前-实时功率偏差进行P2P电能交易，并且在实际搭建的区块链系统上进行了仿真验证。基于本项目的研究成果，共发表SCI论文16篇，EI论文16篇，中文核心论文5篇；申请发明专利7项，其中授权5项；培养博士研究生2名，硕士研究生4名。. 通过项目的研究，认知了集群产消者资源灵活性模型通用化机理，掌握了交互能源机制支撑的产消者日前与实时多时间尺度优化调度方法，为实现区域配电系统内产消者分布式资源就地高效利用奠定了理论基础。