创新点

     国内外学者对虚拟电厂的优化调度及参与市场等方面均进行了深入研究，且针对多类型目标进行了探讨。然而，在涉及虚拟电厂调度问题时，较少涉及虚拟电厂在电力市场背景调度下的风险处理问题。因此，本文从虚拟电厂内部风光等机组的随机性、不确定性以及虚拟电厂的内部互补性和综合风险贡献率的角度出发，以经济效益最大化为优化目标对虚拟电厂优化调度问题展开研究，同时引入条件风险价值理论，构建虚拟电厂的优化调度模型，提出在电力市场背景下计及风险偏好的虚拟电厂优化调度策略，为虚拟电厂未来在电力系统中的发展奠定基础。

     摘要：在新型电力系统建设的背景下，虚拟电厂以其独特的优势成为了各类分布式资源参与电力市场的重要形式之一，如何实现对虚拟电厂中各类资源的优化调度、使虚拟电厂在参与市场的过程中达到最佳的效果，成为亟待解决的问题。以虚拟电厂参与电力市场交易为背景，探寻虚拟电厂参与电力市场交易的运行机理，研究虚拟电厂内部各资源主体的出力模型，并以虚拟电厂整体经济收益最大化为目标，构建计及风险偏好的虚拟电厂优化调度模型，得到虚拟电厂在参与电力市场交易过程中的调度优化策略。最终通过算例分析，对比不同风险偏好系数下虚拟电厂中各主体组合的收益情况，得到的结果证明，各类分布式资源主体以虚拟电厂形式参与市场交易时能够取得更高的收益，验证了所构建模型的有效性。

     关键词：虚拟电厂；电力市场；调度优化；风险偏好；分布式资源主体；运行机理；出力模型

     虚拟电厂在运行过程中包含了分布式电源、储能、柔性负荷等多种分布式能源主体， 通过对这些资源进行聚合和高效利用，实现各类资源主体间的特性互补。例如分布式的风光发电机组，作为虚拟电厂中主要的电源侧设备，既可以为虚拟电厂供应电量，也可以对外输送电量；储能设施能够通过充放电行为平移负荷波动，为风光发电的出力不确定性提供辅助作用；柔性负荷可以对风光出力进行响应，通过改变自身负荷状况保障整体用能的可靠性，同时能够最大程度对可再生能源发电量进行消纳，保证电量平衡。在此过程中即能为虚拟电厂产生收益。

     虚拟电厂参与电力市场交易的过程可以拆分为两个阶段来展开分析，即日前市场申报阶段和日内市场实时交易阶段。在日前市场阶段，虚拟电厂根据其电源出力情况以及负荷预测结果确定其参与交易的电量，从而提高虚拟电厂在参与市场交易时的效率并降低交易风险。日前市场申报阶段对于电源出力和负荷情况预测的精准度应尽可能做到最高，以避免在实时交易过程中由于偏差过大导致的惩罚成本过高。

     在日内市场实时交易阶段，虚拟电厂的主要任务是针对虚拟电厂内部各主体实际出力与预测出力的偏差进行调节，即解决内部各主体的波动性问题。在交易过程中，若出现虚拟电厂实时出力与日前申报出力不一致的情况，则高于申报出力的部分按照实时电价进行交易，低于申报出力的部分按照实时电价乘惩罚系数的方式缴纳惩罚金，即惩罚成本。因此，为了有效降低成本、提高虚拟电厂经济效益，虚拟电厂在实时交易过程中可以采用多种方式进行调节。一方面，储能装置具备较高的灵活性和调节能力，可以通过储存多发的电量应对电源实际出力少于预测出力的电量缺额，或在日内市场售出电量以获取更大的收益；另一方面，虚拟电厂可以根据市场实时供需数据调整发电计划，通过虚拟电厂虚拟调度控制中心对内部不同主体进行调度和发电计划分配，从而提高虚拟电厂的经济效益和能源利用效率，同时应对市场波动，保障电力电量供需平衡。

     1）以分布式能源、电化学储能以及用户侧灵活负荷等主体参与电力市场交易为背景，探寻了虚拟电厂参与电力市场交易的运行机理，研究了虚拟电厂内部各资源主体的出力模型，并以虚拟电厂整体经济收益最大化为目标，构建了计及风险偏好的虚拟电厂优化调度模型，得到了虚拟电厂在参与电力市场交易过程中的调度优化策略。
     2）对不同风险系数下虚拟电厂各主体组合的收益情况进行了计算，通过对比计算结果，可知该调度方案下，各主体以虚拟电厂的形式参与市场交易能够获得更高的收益。
     3）当虚拟电厂整体风险偏好较低时，虚拟电厂更倾向于规避风电、光伏等分布式能源出力不确定性所带来的风险，而当风险偏好较高时，虚拟电厂采用的交易策略则相反。  

图1  风电场出力

图2 光伏电厂出力

图3 负荷信息

图4 虚拟电厂资源出力调度

表1 虚拟电厂中各主体组合收益

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