虛擬電廠柔性負荷優(yōu)化調(diào)度碳交易機制品虛擬電廠模型與柔性負荷8可平移負荷特性9可轉移負荷特性研究背景研究背景3/28虛擬電廠（虛擬電廠（VPP）作為—項創(chuàng)新模式，利用先進的信息技術和軟件解決方案，實現(xiàn)了對分布式發(fā)電裝置、儲能設備以及可調(diào)度負荷的有效整合與優(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，實現(xiàn)經(jīng)濟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、風力等小型發(fā)電設施具有平移、轉移、削減特性的柔性負荷回儲能設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，結合碳交易機制與柔性負荷特性，提出—種兼顧經(jīng)濟和環(huán)境效益的調(diào)度模型。ss研究目標研究目標5/28本研究旨在構建—種結合需求側柔性負荷的本研究旨在構建—種結合需求側柔性負荷的VPP低碳經(jīng)濟優(yōu)化模型，基于碳交易框架，綜合考慮電、熱柔性負荷的平移、轉移和削減特性，通過精細化管理實現(xiàn)資源最優(yōu)配置。柔性負荷虛擬電廠模型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氣輪機和鍋爐的能源輸入分布式電源風光等可再生能源發(fā)電余熱回收系統(tǒng)回收熱能余熱回收系統(tǒng)回收熱能變壓器轉換電網(wǎng)電能燃氣鍋爐輸出熱能燃氣輪機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荷可控柔性負荷可平移、可轉移、可削減不可控負荷基礎用電負荷用戶側負荷分類用戶側負荷分類7/28熱負荷特性說明可平移負荷特性可平移負荷特性8/28數(shù)學表?0-1變量ατ：表?負荷是否被平移到新的開始時間τ●平移前負荷.平移后負荷Fshift=Fcostshift·Psumshift·Σt=tsh-tsht-tp+1λtFcostshift:單位功率負荷平移補償系數(shù)λt:不同時段的補償系數(shù)Psumshift:可平移負荷用電功率之和tp:負荷持續(xù)時間可轉移負荷特性可轉移負荷特性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，實現(xiàn)熱負荷的靈活轉移。工業(yè)生產(chǎn)負荷可靈活調(diào)整，根據(jù)電網(wǎng)需求在不同時段靈活分配生產(chǎn)任務。光伏發(fā)電負荷可根據(jù)用電需求靈活調(diào)整輸出，實現(xiàn)光伏發(fā)電的負荷轉移?？赊D移時段：[ttr-,ttr+]最小連續(xù)運行時間：Tmintran轉移功率上下限：Pτtran的上下限補償成本：Ftran=Fcosttran∑τ=1TPτtran可削減負荷特性可削減負荷特性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總補償成本:Fcut=Fcostcut·∑τ=1TPτcut0-1變量:參數(shù)可削減電負荷可削減熱負荷可削減時間下限可削減時間上限最大削減次數(shù)削減補償系數(shù)0.4元/(kW·h)0.2元/(kW·h)●原始負荷曲線削減后的負荷曲線通過合理設置削減策略，可有效降低系統(tǒng)在高峰時段的負荷壓力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。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fCO2為負值時，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)濟調(diào)度目標13/28minminF=FVPP+FCO2fMT燃氣輪機的運行成本fDG風光能發(fā)電成本fMT燃氣輪機的運行成本fDG風光能發(fā)電成本fGB燃氣鍋爐的運行成本與電網(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)度柔性負荷的總補償費用(Fshift+Ftran+Fcut)電網(wǎng)絡約束條件電網(wǎng)絡約束條件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、可轉移、可削減電負荷注：上述約束條件共同構成了虛擬電廠電網(wǎng)絡運行的基礎，為優(yōu)化調(diào)度提供了基礎框架熱網(wǎng)絡約束條件熱網(wǎng)絡約束條件15/28QHT,QGBQHSTQLQHTQHT+QGB=QL+QHSTQL=Qbase+Qshift+Qcut熱回收系統(tǒng)出熱功率與燃氣鍋爐出熱功率之和等于總熱負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，不能同時進行調(diào)度周期能量平衡：調(diào)度周期開始和結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各熱設備的功率輸出必須在設定的上下限范圍內(nèi)運行，確保設備安全運行虛擬電廠運行參數(shù)虛擬電廠運行參數(shù)16/28回蓄電池荷電狀態(tài)范圍:30%至95%運行成本/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風力發(fā)電043.0054.5回儲能091.30564.70150150a)柔性負荷參數(shù)設置柔性負荷參數(shù)設置18/28可平移負荷平移補償系數(shù)0可平移負荷平移補償系數(shù)0.1元·(kW·h)$^{-1}$平移持續(xù)時間/h3類型可平移熱負荷平移區(qū)間5:00—21:00可平移負荷類型平移持續(xù)時間/h平移區(qū)間平移補償系數(shù)可平移電負荷125:00—21:000.2元·(kW·h)$^{-1}$可平移電負荷237:00—23:000.2元·(kW·h)$^{-1}$X可削減負荷削減補償系數(shù)X可削減負荷削減補償系數(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類型可削減熱負荷可轉移負荷類型可轉移電負荷轉移補償系數(shù)0.3元·(kW·h)$^{-1}$連續(xù)轉移最少時間/h2轉移功率范圍/kW可轉移時段4:00—22:00參數(shù)設置考慮了用戶負荷參與需求響應的特性，通過合理設計平移、轉移和削減特性，實現(xiàn)負荷曲線的優(yōu)化，提高系統(tǒng)經(jīng)濟性和靈活性。X參數(shù)設置考慮了用戶負荷參與需求響應的特性，通過合理設計平移、轉移和削減特性，實現(xiàn)負荷曲線的優(yōu)化，提高系統(tǒng)經(jīng)濟性和靈活性。X可削減負荷類型可削減電負荷削減補償系數(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情景設計情景設計19/28可削減電負荷可平移電負荷可轉移電負荷該情景充分利用了電、熱兩側的柔性負荷資源，通過綜合協(xié)調(diào)調(diào)度，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟性和環(huán)保性的該情景充分利用了電、熱兩側的柔性負荷資源，通過綜合協(xié)調(diào)調(diào)度，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟性和環(huán)保性的最優(yōu)組合。該情景不考慮任何柔性負荷資源，系統(tǒng)通過傳統(tǒng)方式運行，無法實現(xiàn)削峰填谷和資源優(yōu)化。研究目的電負荷需求響應分析電負荷需求響應分析20/28需求響應分析需求響應分析負荷優(yōu)化效果降低高峰期負荷壓力平滑全天負荷曲線平衡低谷期負荷分布降低整體運行成本電力負荷與電價關系.電價低谷期（約0.25元·(kW·h)^(-1)）電價高峰期（約0.8元·(kW·h)^(-1)）電負荷優(yōu)化效果電負荷優(yōu)化效果21/28優(yōu)化前負荷曲線優(yōu)化后負荷曲線w負w負荷曲線平滑w全天負荷均衡290kW，降幅達19.4%綜合效益分析充分利用低谷時段降低用電成本熱負荷需求響應分析熱負荷需求響應分析22/28●●熱負荷(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)濟收益。這種策略有助于在滿足用戶需求的同時，有效降低運行成本。熱負荷在第8至第10小時為負值，可能表明系統(tǒng)正在進行能量回收或儲存；隨后熱負荷逐漸上升，并在第20小時達到峰值，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。通過實施需求響應措施，系統(tǒng)能夠有效利用電價信號進行調(diào)度，在電價低谷時段減少熱負荷或充電，在電價高峰時段增加熱負荷或放電，從而實現(xiàn)削峰填谷的效果，提高熱能系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟性?；氐碗妰r時段策略在低電價時段（如第14-16小時系統(tǒng)進行能量儲備，熱負荷相對穩(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，實現(xiàn)能源成本的優(yōu)化管理。熱負荷優(yōu)化效果熱負荷優(yōu)化效果23/28熱負荷峰值降低19.6%，從230kW降至185kW段-15.8%-20%-19.6%●優(yōu)化前熱負荷●優(yōu)化后熱負荷熱負荷(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成，驗證柔性負荷對降低虛擬電廠運營成本的作用。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元成本明細對比成本明細對比總成本風機光伏運維碳交易成本燃料成本購電成本補償成本情景13509.791365.00147.251012.60454.23246.94情景21365.00149.681084.06458.50177.40情景33753.691524.40184.25