一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法

技术领域

本发明涉及售电商风险量化分析的技术领域，尤其涉及一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法。

背景技术

为应对能源紧缺、环境污染等严峻挑战，大力发展清洁能源，促进“源-网-荷-储”协调发展受到业界的广泛关注。售电公司作为打破电力市场的客观垄断，提高售电服务水平的重要主体，利用所辖虚拟电厂(Virtual Power Plant，VPP)，聚合优化“源-网-荷-储”清洁能源发展并参与商业互动。

售电公司参与的外部电力市场的电价不确定性，其所辖VPP内部多主体资源的响应特性、用电负荷的不确定性及负荷响应的不确定性，使得售电公司在制定竞标策略后，对其风险的大小评估，以及各因素影响其风险的程度量化存在困难。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法，能够计算下层竞标中用户负荷和响应不确定性与上层竞标中外部市场电价不确定性导致的聚合风险，使得售电公司更全面认识进行竞标时所承担的经济风险。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，建立VPP运营框架；建立售电公司运营框架；基于VPP运营框架内分散式资源竞标过程，建立用户侧资源的效用模型；基于售电公司运营框架内与外部市场竞标过程，建立考虑VPP聚合风险的售电商竞标模型，获取售电商的风险成本曲线；基于所述售电商的风险成本曲线，对售电商可能存在的风险进行量化分析。

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：建立所述VPP的运营框架包括，VPP聚合的用户侧资源包括分布式电源和可控负荷，其中所述可控负荷包括可中断负荷和可平移负荷；通过VPP分别向所辖范围内用户侧的分布式电源和可控负荷报价，内部用户根据所述VPP进行报价，并向所述VPP申报分布式电源和可控负荷电量；所述VPP结合自身风电和光伏出力，与所述内部用户交互电价电量，并在满足分布式电源的光伏风力出力大于用户实际用电量的情况下，根据售电公司所报电价，与售电公司申报剩余的不平衡电量；根据VPP聚合的用户侧负荷的实际电量的波动和用户响应的主观性获取售电公司根据申报电量参与外部市场交易的经济风险。

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：建立所述售电公司运营框架包括，售电公司利用所述VPP聚合的用户侧资源，形成满足电力市场准入规则的资源聚合体；所述售电公司向其所辖的各VPP传递来自外部日前电力市场的电价后，所述VPP基于所述VPP运营框架，与聚合的用户侧交互电量电价，并向所述售电公司申报剩余的不平衡电量；所述售电公司与外部日前、实时电力市场竞价购买电量，并将不平衡的电量在所述实时电力市场中进行交易；根据日前市场电价的不确定性和VPP申报电量的不确定性，获取交易过程中的经济风险。

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：建立所述用户侧资源的效用模型包括，以分布式电源和可控负荷的最大效用设计目标函数：

max U＝U

其中，U为售电公司所拥有的VPP用户侧总效用，U

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：还包括，所述全部分布式电源用户的效用U

分布式电源出力约束为：

所述全部可控负荷用户的效用U

可控负荷约束为：

其中，T为竞标周期，N为售电公司所拥有的VPP管辖范围内的分布式电源用户总数，

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：获取所述售电商的风险成本曲线包括，以售电公司的最大运营收益设计目标函数：

max f

根据下式计算售电公司的各项收益和支出：

采用条件风险价值量化计算VPP的聚合风险，以最小条件风险价值设计目标函数：

定义VPP运行收益f

min R＝(-f

其中，f

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：还包括，市场准入约束：

Q

P

其中，

作为本发明所述的包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的一种优选方案，其中：所述量化分析包括，基于所述考虑VPP聚合风险的售电商竞标模型，获得售电公司及下属VPP所采取的竞标结果；当VPP聚合风险提升时，

其中，δ为不确定程度因数，表征风险提升的程度；f

本发明的有益效果：本发明通过考虑用户负荷、响应不确定性与外部市场电价不确定性导致的风险，优化VPP内部分散式资源的报量和售电商在外部市场的竞标策略，有助于提高用户效用和减小售电公司聚合风险；量化聚合风险中的不确定性程度，计算同等竞标结果下售电公司聚合风险的变化，有助于售电公司更全面认识进行竞标时所承担的经济风险，规避风险，提高效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的流程示意图；

图2为本发明第一个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的VPP运营框架示意图；

图3为本发明第一个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的包含多个VPP的售电公司运营框架示意图；

图4为本发明第二个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的售电公司竞标策略的Pareto前沿示意图；

图5为本发明第二个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的售电公司的内部资源报量示意图；

图6为本发明第二个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的售电公司的VPP报价示意图；

图7为本发明第二个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的售电公司的外部市场购售电量示意图；

图8为本发明第二个实施例所述的一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法的售电公司的VPP零售电价示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1～图3，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种包含VPP聚合风险的售电商风险量化分析方法，包括：

S1：建立VPP运营框架。

其中需要说明的是，VPP(虚拟电厂)聚合的用户侧资源主要包括分布式电源(distributed power，DG)和可控负荷(dispatchable load，DL)，DL主要包括可中断负荷(interruptible load，IL)和可平移负荷(translatable load，TL)。

参照图2，建立VPP运营框架的具体步骤如下：

(1)通过VPP分别向所辖范围内用户侧的分布式电源和可控负荷报价，内部用户根据VPP进行报价，并向VPP申报分布式电源和可控负荷电量；

(2)VPP结合自身风电和光伏出力，与内部用户交互电价电量，并在满足分布式电源的光伏风力出力大于用户实际用电量的情况下，根据售电公司所报电价，与售电公司申报剩余的不平衡电量；

(3)根据VPP聚合的用户侧负荷的实际电量的波动和用户响应的主观性获取售电公司根据申报电量参与外部市场交易的经济风险。

一方面，VPP聚合的用户侧负荷的用电量虽然可以由历史平均值估算，但其实际电量存在波动；另一方面，由于用户响应存在主观性，DL性质的负荷向VPP上报的IL、TL电量也相应存在不确定性，二者的共同造成VPP在协调内外部的电量时存在偏差，从而导致售电公司根据申报电量参与外部市场交易的经济风险。

S2：建立售电公司运营框架。

参照图3，建立售电公司运营框架的具体步骤如下：

(1)售电公司包含多个虚拟电厂，并利用VPP聚合的用户侧资源，形成满足电力市场准入规则的资源聚合体；

(2)售电公司向其所辖的各VPP传递来自外部日前电力市场的电价后，VPP基于VPP运营框架，与聚合的用户侧交互电量电价，并向售电公司申报剩余的不平衡电量；

(3)售电公司与外部日前、实时电力市场竞价购买电量，并将不平衡的电量在实时电力市场中进行交易。

(4)根据日前市场电价的不确定性和VPP申报电量的不确定性，获取交易过程中的经济风险。

售电公司在与外部市场交易剩余的不平衡电量时，由于日前市场电价的不确定性和来自VPP申报电量的不确定性，在交易过程中可能会面临一定的经济风险。

S3：基于VPP运营框架内分散式资源竞标过程，建立用户侧资源的效用模型。

具体的，建立用户侧资源的效用模型的步骤如下：

(1)VPP运营框架明确售电公司所辖VPP内部用户资源聚合的方式以及VPP与内部用户侧资源之间进行电量电价下层竞标的过程，以分布式电源和可控负荷的最大效用设计目标函数：

max U＝U

其中，U为售电公司所拥有的VPP用户侧总效用，U

(2)全部分布式电源用户的效用U

其中，T为竞标周期，N为售电公司所拥有的VPP管辖范围内的分布式电源用户总数，

(3)全部可控负荷用户的效用U

其中，M为售电公司所拥有的VPP所辖的可控负荷用户总数，

(4)分布式电源出力约束为：

其中，

(5)可控负荷约束为：

其中，

S4：基于售电公司运营框架内与外部市场竞标过程，建立考虑VPP聚合风险的售电商竞标模型，获取售电商的风险成本曲线。

(1)售电公司外部日前市场进行上层电量电价竞标、发生电力交易的过程，所辖VPP聚合资源并与用户进行下层竞标，以售电公司的最大运营收益设计目标函数：

max f

其中，f

(2)根据下式计算售电公司的各项收益和支出：

其中，P

(3)采用条件风险价值量化计算VPP的聚合风险，以最小条件风险价值设计目标函数：

其中，f

(4)定义VPP运行收益f

minR＝(-f

(5)市场准入约束：

Q

P

其中，

S5：基于售电商的风险成本曲线，对售电商可能存在的风险进行量化分析。

(1)基于考虑VPP聚合风险的售电商竞标模型，获得售电公司及下属VPP所采取的竞标结果；其中获得售电公司及下属VPP所采取的具体竞标结果包括零售电价，DG、PV、W电量，DGIL和TL电价电量。

(2)当VPP聚合风险提升时，

其中，δ为不确定程度因数，表征风险提升的程度；f

因为售电商策略不变，相应成本不变，而来自用户报量的风险不确定程度因数δ对售电商风险值造成影响，增加了条件风险值。

实施例2

为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择不考虑VPP聚合风险的技术方案和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。

参照图4的示意，为考虑VPP聚合风险的售电公司竞标策略的Pareto前沿图。

售电公司所辖的VPP中包括1台200kW的可控机组DG1和1台150kW的可控机组DG2，1台150kW的光伏机组(PV)和1台200kW的风电机组(W)。DG1和DG2的发电成本函数A

参照图5～图8的示意，为考虑VPP聚合风险的售电公司的竞标结果图。

在上述售电商竞标结果下，对不考虑VPP聚合风险的技术方案(采取相同策略)与本方法获得的售电商风险量化结果进行对比，如表1所示。

表1：售电商风险量化结果对比。

当不确定程度因数δ由1变化为5时，本方法的聚合风险售电商CVaR由45191.14增加至52939.24，上升17.15％，而不考虑聚合风险的CVaR恒定为45191.14，不确定性的改变没有被传递至最终的聚合风险，可见通过考虑VPP聚合风险，可以更全面量化电量电价不确定程度产生的风险，计算同等策略下售电公司不确定程度变化导致的聚合风险的变化。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。