【摘 要】
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随着国际能源形势和气候环境日益严峻,能源的安全、低碳、高效和可持续发展问题受到各国重点关注。以低碳化、去中心化、市场化、综合化和数字化为特征的能源革命浪潮席卷全球。在此背景下,分布式资源规模化发展,相关市场机制建设不断推进。目前,国际上已有国家和地区赋予分布式资源聚合商(Distributed Energy Resources Aggregator,DERA)市场主体地位,允许DERA在区域性批发
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随着国际能源形势和气候环境日益严峻,能源的安全、低碳、高效和可持续发展问题受到各国重点关注。以低碳化、去中心化、市场化、综合化和数字化为特征的能源革命浪潮席卷全球。在此背景下,分布式资源规模化发展,相关市场机制建设不断推进。目前,国际上已有国家和地区赋予分布式资源聚合商(Distributed Energy Resources Aggregator,DERA)市场主体地位,允许DERA在区域性批发市场中参与竞争。与此同时,我国电力市场化进程加快,储能、虚拟电厂、柔性负荷等新型主体的市场化交易地位逐步明确。此外,为持续推进能源革命,落实碳达峰碳中和战略目标,我国在十四五规划和2035年远景目标纲要中明确提出能源发展坚持以集中式和分布式资源并举,并出台了关于新能源平价上网、绿电交易和分布式交易等一系列促进新能源发展的政策措施。近年来,我国分布式资源容量规模持续提升,整县分布式光伏试点建设被列入十四五期间重要任务。尽管目前分布式交易试点以直接交易、电网企业代售或按标杆上网电价收购模式为主,但随着市场化建设和新型电力系统建设深入推进,未来分布式资源聚合商参与市场化交易成为必然趋势。然而,由于我国电力交易主体长期处于计划体制,电力市场建设仍处于初级阶段,交易主体应对市场风险能力和决策能力亟待提升。因此,复杂市场环境下,研究分布式资源聚合主体如何通过科学方法提高决策能力和效率、规避市场风险十分必要。本文立足于我国电力市场建设现状和未来区域分布式能源系统(Regional Distributed Energy System,RDES)发展趋势,梳理电力交易辅助决策相关理论。针对区域分布式能源系统特点,分别对区域分布式能源系统电力交易前、交易时和交易后构建市场信息分析、交易决策和利益分配模型,从而辅助区域分布式能源系统聚合商参与电力交易相关决策,规避市场风险。本文主要研究内容如下:第一,总结了区域分布式能源系统电力交易决策的相关研究现状,界定了电力交易辅助决策内涵,梳理了电力交易辅助决策相关理论。首先,分别从区域分布式能源系统研究、分布式交易以及电力交易辅助决策三个方面总结梳理了区域分布式能源系统的相关研究现状;其次,从区域分布式能源系统概念和分布式交易模式出发,结合本文研究问题,系统梳理了电力交易辅助决策的关键理论;最后,分别从区域分布式能源系统电力交易模式、交易流程以及其他方面明确了本文的研究边界,为后续章节区域分布式能源系统的辅助决策建模提供理论和现实基础。第二,构建了区域分布式能源系统外部市场价格预测模型。外部市场价格是影响系统聚合商参与电力交易决策的关键风险因素。首先,围绕电价预测关键环节,分析了日前市场价格预测的相关因素,包括统调负荷、新能源和火电出力空间等;其次,基于CRITIC-熵权法选取预测目标相似日;随后,提出了改进的GS-LSSVM日前市场价格预测模型。最后,通过算例仿真对不同相关因素组合方案以及不同预测模型的预测效果进行对比,验证了所提模型的有效性,为区域分布式能源系统日前交易决策奠定基础。第三,提出了考虑单利益主体风险偏好行为的区域分布式能源系统日前交易决策模型。首先,利用模糊C均值算法获得区域分布式能源系统内风光等分布式资源出力的期望场景,并基于信息间隙决策理论处理目前市场价格波动的非随机不确定性;其次,针对由单利益主体构成的区域分布式能源系统,考虑聚合商面对市场价格波动的风险态度,基于IGDT理论构建聚合商日前交易的鲁棒决策模型和机会决策模型;随后,通过引入前景理论,有效考虑了系统聚合商在双轨制市场环境下交易决策的获得感知和损失感知的心理因素,通过效用函数求得区域分布式能源系统在复杂市场环境下的日前交易最优交易策略;最后,算例结果验证了模型的可行性和有效性。第四,提出了考虑多利益主体风险偏好的区域分布式能源系统日前交易决策模型。首先,针对含多利益主体的区域分布式能源系统决策问题,分析多元主体风险偏好差异的组合场景;其次,基于IGDT理论构建计及多元主体风险偏好的区域分布式能源系统日前交易鲁棒和机会决策模型;随后,分析区域分布式能源系统在考虑多元主体风险偏好差异下的鲁棒决策和机会决策可行性和策略效果,确定多利益主体的区域分布式能源系统日前购售电策略;最终,通过算例分析验证模型的有效性。第五,构建了基于改进云重心Shapley值的区域分布式能源系统电力收益分配模型。首先,基于传统Shapley值对区域分布式能源系统在日前电力市场交易中的收益进行初始分配;其次,构建考虑系统内主体在交易过程中的风险水平、利润贡献和预测水平的收益分配标准体系;随后,基于改进云重心Shapley值方法,通过三维云重心确定收益修正值,使得修正过后的收益更贴近现实;最后通过算例分析和敏感性分析验证了改进的Shapley值法在区域分布式能源系统收益分配问题中的有效性和鲁棒性。
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