【专栏推荐】基于虚拟电厂的调度运行优化专栏

编者按：随着可再生能源成为未来能源发展的主要路径，虚拟电厂成为一种实现可再生能源发电大规模接入电网的有效方式。虚拟电厂的提出是为了整合各种分布式能源，包括分布式电源、可控负荷和储能装置等，主要由发电系统、储能设备、通信系统构成。目前的研究主要侧重于模型框架、优化调度、运行控制、市场竞价等方面。基于虚拟电厂理论研究，国内外的虚拟电厂示范项目进展迅速。为了推动基于虚拟电厂的调度运行优化问题研究，交流学术和技术成果，《中国电力》编辑部特邀长沙理工大学电气与信息工程学院周任军教授、东南大学电气工程学院李扬教授为特约主编，邀请相关专家和研究机构特约撰稿，组织“基于虚拟电厂的调度运行优化”专栏。专栏于2020年9期刊出，共计3篇文章。本期公众号将专栏文章进行汇编，以飨读者！

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作者：周任军, 邓子昂, 徐健, 朱疆生, 王仰之

单位：湖南省清洁能源与智能电网协同创新中心(长沙理工大学)；国网江西省电力有限公司鹰潭供电分公司

摘要：针对新型含碳捕集热电联产燃气机组的碳利用和经济运行问题，构建其与风电、电转气（power-to-gas，P2G）聚合的虚拟电厂。将所排放的CO₂捕集并输送至P2G，作为电转气的碳原料，产气为燃气机组提供燃料补充，从而在虚拟电厂中实现碳循环利用。以虚拟电厂收益最大为目标，以CO₂捕集率、热电比、热电厂电出力以及电转气功率为决策变量，建立虚拟电厂优化运行模型。仿真结果表明，这种聚合模式的虚拟电厂，可获得更高的经济效益、更好的风电消纳效果、更低的碳排放。这种虚拟电厂及其碳循环利用方式，是一种有效的减少弃风、降低排放、增强碳利用的能源运转途径，具有显著经济及社会效益。

作者：刘鑫, 吴红斌, 王鲸杰, 卢俊花

单位：安徽省新能源利用与节能省级实验室（合肥工业大学）

摘要：虚拟电厂作为能源互联网中的重要组成部分，在聚合分布式能源和用户侧资源、完善电力市场交易体制等方面发挥着重要作用。由于虚拟电厂中新能源装机容量较大，其出力具有随机性，导致其在电力市场中需要承担惩罚费用。提出以虚拟电厂聚合分布式能源为多类负荷提供电能服务，首先通过蒙特卡洛抽样建立了分布式电源出力不确定性模型。随后在考虑需求响应的前提下，建立了虚拟电厂与用户侧的双层优化模型，以虚拟电厂净收益为上层目标函数，综合考虑市场交易收益、售电收益、发电成本等因素；以用户侧购电成本为下层目标函数，对用户的购电行为、响应行为进行优化。最后，通过算例验证了该模型能够减少虚拟电厂在电力市场中的投标偏差，提高运营收益，并有效降低负荷的购电成本。

作者：彭院院, 周任军, 曾子琪, 冯剑, 程远林, 方绍凤

单位：湖南省清洁能源与智能电网协同创新中心（长沙理工大学）；国网湖南省电力有限公司娄底供电分公司；中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司

摘要：虚拟电厂总体降低了不确定因素的影响，但若不考虑其内部的随机性，则会使虚拟电厂在参与电力、天然气市场过程中，因其调度方案的保守性，难以获得最高的经济效益。为了充分挖掘虚拟电厂的经济效益，提出了一种气电市场下计及电价和风光不确定性的电-热-气虚拟电厂随机优化调度模型。模型目标函数为虚拟电厂总效益，即售电售热售气收益与电转气成本、碳捕集成本、碳排放权成本和燃料成本之差。引入超分位数方法将含多随机变量的虚拟电厂总效益最优模型转化为其超分位数随机优化模型，为了便于计算进而处理为其离散化计算模型，并利用空间粒子群算法进行求解。算例分析表明：虚拟电厂通过优化售电和售气方案来获得最优效益，在参与气电市场过程中考虑多种随机变量，使得虚拟电厂规避风险后有更多的机会获得更高的经济效益。

引文信息

周任军, 邓子昂, 徐健, 等. 碳捕集燃气热电机组碳循环及其虚拟电厂优化运行[J]. 中国电力, 2020, 53(9): 166-171.

ZHOU Renjun, DENG Ziang, XU Jian, et al. Optimized operation using carbon recycling for benefit of virtual power plant with carbon capture and gas thermal power[J]. Electric Power, 2020, 53(9): 166-171. 

刘鑫, 吴红斌, 王鲸杰, 等. 市场环境下考虑需求响应的虚拟电厂经济调度[J]. 中国电力, 2020, 53(9): 172-180.

LIU Xin, WU Hongbin, WANG Jingjie, et al. Economic dispatch of a virtual power plant considering demand response in electricity market environment[J]. Electric Power, 2020, 53(9): 172-180. 

彭院院, 周任军, 曾子琪, 等. 参与气电市场的虚拟电厂内部优化随机模型[J]. 中国电力, 2020, 53(9): 181-188.

PENG Yuanyuan, ZHOU Renjun, ZENG Ziqi, et al. Internal optimization stochastic model of virtual power plant participating in gas and electricity market[J]. Electric Power, 2020, 53(9): 181-188.

专栏特约主编简介——周任军

周任军，女，工学博士，教授，长沙理工大学电气与信息工程学院教授委员会主任。1986年、1989年天津大学电力系统及其自动化专业，获学士、硕士学位，2005年华中科技大学获博士学位。研究方向为电力系统优化、电网规划与运行、新能源接入系统、风险及条件风险、分布式电源规划、低碳电力。主持完成国家自然科学基金面上项目、省自科基金重点项目、各级电网公司科研项目等几十项。

专栏特约主编简介——李扬

李扬，男，工学博士，教授，东南大学需求侧管理研究所所长。1982年南京工学院（东南大学前身）动力工程系“发电厂及电力系统”获工学学士学位，在职获东南大学硕士、博士学位。主要研究方向为电力需求侧管理、电力市场、电力系统经济运行等。主持完成国家自然科学基金项目和863项目、国际合作项目、各级电网公司科研项目等几十项。

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编辑：杨彪

审核：方彤

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