摘要
我国的风电、光伏等可再生资源十分丰富，但存在显著的能源与电力负荷分布不均问题，同时，光伏、风电等可再生能源出力情况受天气的影响较大，存在一定的波动性和随机性。随着部分煤电退出电力市场以及光伏、风电等可再生能源大规模并网，电网的安全稳定运行面临着重大挑战。虚拟电厂作为一种能源聚合技术，可以将各类分散的分布式能源聚合为一个整体进行统一运行调度，以提高稳定性和可控性，保障可再生能源并网后电网的安全稳定运行。目前我国处于虚拟电厂参与电力市场建设的初期，现有的虚拟电厂项目仍存在运行成本较高，成员合作积极性不足的问题，因此，本文对合作模式下虚拟电厂的多成员利益分配机制进行研究。 首先，本文基于虚拟电厂的四大运行特征，即独立性、可扩展性、出力随机性和可调度性特征以及协调控制技术、智能计量技术两类主要技术，结合现有的现货市场以及辅助服务市场的市场机制和运行模式，提出包含燃气机组、风电、光伏、储能、柔性负荷五类成员的虚拟电厂参与电力市场的运行模式;其次，分别构建了虚拟电厂内部燃气机组、风电、光伏、储能、柔性负荷的成员模型，在总结虚拟电厂参与电力市场运行模式的基础上，以虚拟电厂整体利益最大化为目标，考虑现货市场与辅助服务市场的衔接，提出了电力市场下虚拟电厂的运行优化模型;再次，梳理了合作博弈理论以及合作博弈中的三种分配方法，分析在虚拟电厂实际应用中影响合作剩余分配的三个因素，在常规Shapley值法的基础上，运用效用理论、成员贡献度、成员合作意向三点构建了基于风险水平、利润贡献度和利润增长率的虚拟电厂利益分配改进因子模型，并构建了基于多因素改进的Shapley值法，对虚拟电厂整体所获收益进行分配;最后，使用了MATLAB的CPLEX求解器对上述模型算例进行求解，验证了所提优化模型和利益分配模型的可行性。 综上所述，本文得到以下结论:运用本文所提出的虚拟电厂多成员利益分配机制可以使虚拟电厂的各成员在参与合作后都可以有不同程度的利益增加，并且本文所构建的多因素改进Shapley值法得到的分配结果更全面和公平，可以促进虚拟电厂成员参与合作的积极性，也能保障虚拟电厂内部稳定运行。本研究可为今后分布式能源形成合作模式提供重要的经验和参考，促进聚合型电力市场主体的调度模式与利益分配方法的发展与完善。本研究在助力在虚拟电厂顺应新的发展形势的同时，可以提高虚拟电厂的稳定性和经济效益，保障电网的安全稳定运行，推动电力市场的转型升级和优化调整;有助于促进清洁能源的开发和利用，推动能源消费结构的转变，降低二氧化碳排放，助力国家双碳目标的实现。
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