一种分布式能源聚合交易方法、系统、设备及存储介质

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种分布式能源聚合交易方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、大力发展新能源，构建新型电力系统，是实现“双碳”目标的必然路径。在此背景下，能源结构不断转型，新型电力系统具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的基本特征，集中式开发与分布式新能源接入均是高比例新能源并网的重要形态。2022年某国分布式光伏行业新增装机容量为51.11gw，同比增长74.6％，累计装机容量达157.62gw。可以预见，分布式新能源发电将在未来电源结构中占据重要地位。

2、随着可再生能源发电渗透率的提高，电网系统更容易受到“低概率、高风险”(high-impact low-probability,hilp)事件的影响。因此，有必要将电网安全供给能力纳入分布式能源聚合交易和系统运行的建模优化中，提升电网安全保供水平。与此同时，随着电网中分布式能源的放松管制和私有化趋势的出现，通过聚合分布式能源，开展点对点交易得到了广泛关注。目前，大多数关于电网安全供给策略的研究为集中规划或直接调度模式，基于配网运营商调度实现电网的安全供给而忽略了分布式能源聚合主体的自主参与，也较少关注通过经济价格信号激励引导分布式能源聚合主体市场交易策略优化，因此不利于电网安全供给能力的提升。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种分布式能源聚合交易方法、系统、设备及存储介质，以提升市场环境下的电网安全供给能力。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种分布式能源聚合交易方法，包括：

4、以目标函数最小为目标，分别求解分布式能源聚合主体模型和基于弹性的dlmp生成模型，当求解结果满足预设条件时，得到最优解；

5、根据所述最优解进行聚合交易；

6、其中，所述分布式能源聚合主体模型以分布式能源聚合主体的总成本为目标函数，所述基于弹性的dlmp生成模型以配电网系统的交易成本和失负荷成本之和为目标函数。

7、优选的，本发明在求解分布式能源聚合主体模型和基于弹性的dlmp生成模型过程中，以求解基于弹性的dlmp生成模型得到的dlmp结果作为新生成的价格信号，再次迭代求解分布式能源聚合主体模型，直到分布式能源聚合主体模型的求解结果和基于弹性的dlmp生成模型的求解结果满足预设条件时，得到最优解。

8、优选的，所述分布式能源聚合主体模型的目标函数为：

9、

10、式(1)中，i∈ω，t∈t；ω为分布式能源聚合主体的集合，t为整个时间段的集合；cdg为分布式能源聚合主体的发电成本；为t时刻第i个分布式能源聚合主体i的小型分布式燃气轮机发电功率；λi,t为t时刻第i个分布式能源聚合主体对弹性导向的分布式新能源的交易价格；μi,j,t为t时刻第i个分布式能源聚合主体与第j个分布式能源聚合主体的能源交易价格；和分别为t时刻第i个分布式能源聚合主体以弹性dlmp价格的能源购买量和销售量；为t时刻第i个分布式能源聚合主体与第j个分布式能源聚合主体的能源交易量，均为正值；csl为失负荷值；spi,t为t时刻第i个分布式能源聚合主体的有功失负荷量。

11、进一步的，所述基于弹性的dlmp生成模型的目标函数为：

12、

13、其中，为t时刻第n个节点与主网的购电交易价格，λn,t为dlmp，为第n个节点的失负荷价值；和分别为t时刻第n个节点以弹性dlmp价格的有功购买量和有功出售量，spn,t为t时刻第n个节点(n∈n)处的有功失负荷量，n为配电网中节点的数量。

14、进一步的，以目标函数最小为目标，分别求解分布式能源聚合主体模型和基于弹性的dlmp生成模型，包括：在分布式能源聚合主体模型的目标函数中加入线性惩罚函数式(24)，在基于弹性的dlmp生成模型的目标函数中加入线性惩罚函数式(25)；

15、

16、其中，wpen是惩罚因子，变量带*表示迭代期间更新的已知结果；i∈n(n)为分布式能源聚合主体的编号；为惩罚项系数；和分别为t时刻第i个分布式能源聚合主体的无功购买量和无功出售量；和分别为t时刻第n个节点的无功购买量和无功出售量；

17、以目标函数最小为目标，采用交替方向乘子法迭代求解分布式能源聚合主体模型，收敛准则如式(22)-(23)所示：

18、

19、其中，式(22)-(23)中k为迭代次数；

20、每次迭代第i个分布式能源聚合主体后，对基于弹性的dlmp生成模型进行优化，并将生成的dlmp结果作为新生成的价格信号更新到第i个分布式能源聚合主体，直到满足式(31)中的收敛容差准则：

21、

22、其中，δconv为收敛容差。

23、优选的，分布式能源聚合主体模型的模型约束包括分布式能源聚合主体分布式能源运行模型约束和分布式能源聚合交易模型约束。

24、进一步的，所述分布式能源聚合主体分布式能源运行模型约束包括：分布式能源聚合主体的功率平衡约束、光伏发电的输出约束、小型分布式燃气轮机输出约束和电池储能系统运行约束。

25、优选的，基于弹性的dlmp生成模型的模型约束包括：节点的有功功率平衡约束、节点的无功功率平衡约束、潮流与节点电压之间的约束、节点电压的最大和最小约束、潮流的最大和最小约束、有功失负荷量的约束以及无功失负荷量的约束。

26、本发明提供一种分布式能源聚合交易系统，包括：

27、模型求解模块，用于以目标函数最小为目标，分别求解分布式能源聚合主体模型和基于弹性的dlmp生成模型，当求解结果满足预设条件时，得到最优解；

28、聚合交易模块，用于根据所述最优解进行聚合交易；

29、其中，所述分布式能源聚合主体模型以分布式能源聚合主体的总成本为目标函数，所述基于弹性的dlmp生成模型以配电网系统的交易成本和失负荷成本之和为目标函数。

30、优选的，本发明分布式能源聚合交易系统中，所述分布式能源聚合主体模型的目标函数为：

31、

32、式(1)中，i∈ω，t∈t；ω为分布式能源聚合主体的集合，t为整个时间段的集合；cdg为分布式能源聚合主体的发电成本；为t时刻第i个分布式能源聚合主体i的小型分布式燃气轮机发电功率；λi,t为t时刻第i个分布式能源聚合主体对弹性导向的分布式新能源的交易价格；μi,j,t为t时刻第i个分布式能源聚合主体与第j个分布式能源聚合主体的能源交易价格；和分别为t时刻第i个分布式能源聚合主体以弹性dlmp价格的能源购买量和销售量；为t时刻第i个分布式能源聚合主体与第j个分布式能源聚合主体的能源交易量，均为正值；csl为失负荷值；spi,t为t时刻第i个分布式能源聚合主体的有功失负荷量。

33、优选的，本发明分布式能源聚合交易系统中，所述基于弹性的dlmp生成模型的目标函数为：

34、

35、其中，为t时刻第n个节点与主网的购电交易价格，λn,t为dlmp，为第n个节点的失负荷价值；和分别为t时刻第n个节点以弹性dlmp价格的有功购买量和有功出售量，spn,t为t时刻第n个节点(n∈n)处的有功失负荷量，n为配电网中节点的数量。

36、优选的，本发明分布式能源聚合交易系统中，以目标函数最小为目标，分别求解分布式能源聚合主体模型和基于弹性的dlmp生成模型，包括：在分布式能源聚合主体模型的目标函数中加入线性惩罚函数式(24)，在基于弹性的dlmp生成模型的目标函数中加入线性惩罚函数式(25)；

37、

38、其中，wpen是惩罚因子，变量带*表示迭代期间更新的已知结果；i∈n(n)为分布式能源聚合主体的编号；为惩罚项系数；和分别为t时刻第i个分布式能源聚合主体的无功购买量和无功出售量；和分别为t时刻第n个节点的无功购买量和无功出售量；

39、以目标函数最小为目标，采用交替方向乘子法迭代求解分布式能源聚合主体模型，收敛准则如式(22)-(23)所示：

40、

41、其中，式(22)-(23)中k为迭代次数；

42、每次迭代第i个分布式能源聚合主体后，对基于弹性的dlmp生成模型进行优化，并将生成的dlmp结果作为新生成的价格信号更新到第i个分布式能源聚合主体，直到满足式(31)中的收敛容差准则：

43、

44、其中，δconv为收敛容差。

45、优选的，本发明分布式能源聚合交易系统中，所述分布式能源聚合主体模型的模型约束包括分布式能源聚合主体分布式能源运行模型约束和分布式能源聚合交易模型约束。

46、进一步的，所述分布式能源聚合主体分布式能源运行模型约束包括：分布式能源聚合主体的功率平衡约束、光伏发电的输出约束、小型分布式燃气轮机输出约束和电池储能系统运行约束。

47、优选的，所述基于弹性的dlmp生成模型的模型约束包括：节点的有功功率平衡约束、节点的无功功率平衡约束、潮流与节点电压之间的约束、节点电压的最大和最小约束、潮流的最大和最小约束、有功失负荷量的约束以及无功失负荷量的约束。

48、本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述分布式能源聚合交易方法的步骤。

49、本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述分布式能源聚合交易方法的步骤。

50、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

51、本发明分布式能源聚合交易方法，通过在基于弹性的dlmp生成模型中考虑失负荷量作为表征电网安全供给能力的弹性指标，提出以弹性为导向的配电网节点边际电价作为价格信号，激励分布式电网作为弹性资源的利用，从而降低失负荷量，提升系统弹性和电网安全供给能力。分布式能源聚合主体以最小化总成本为目标，独立地优化运行和交易策略，基于弹性的dlmp能够有效量化表征电网安全供给能力，作为价格信号引导分布式能源聚合主体优化分布式能源运行和聚合交易决策，通过聚合交易实现能源共享，充分利用本地分布式能源，降低失负荷量和失负荷成本，从而提升系统的弹性，有效提高电网安全供给能力。

52、进一步的，本发明加入线性惩罚函数，实现分布式能源聚合主体模型和基于弹性dlmp生成模型之间的迭代求解收敛。