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分布式能源在全球經(jīng)濟(jì)和能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)型過程中起到了重要作用，聚合的分布式能源可被作為虛擬電廠(virtual power plant，VPP) 在電力市場中提供輔助調(diào)頻服務(wù)，應(yīng)對低碳經(jīng)濟(jì)下大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)導(dǎo)致的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。為了挖掘虛擬電廠的市場價值，經(jīng)濟(jì)激勵包括創(chuàng)造價值以及分配利潤環(huán)節(jié)。
本文來源：微信公眾號 全球能源互聯(lián)網(wǎng)期刊
由于光伏發(fā)電的間歇性以及居民負(fù)荷的隨機(jī)性，本文中虛擬電廠所指的聚合居民側(cè)系統(tǒng)具有更為復(fù)雜和不確定的行為。針對虛擬電廠的特性，本文提出了其在調(diào)頻輔助服務(wù)市場創(chuàng)造最大利潤的競標(biāo)策略，以及反映合作真實價值的收益分配方案，為激發(fā)VPP的潛在價值提供了一條途徑。
文章亮點
1）在創(chuàng)造價值環(huán)節(jié)，提出了將電池循環(huán)壽命模型嵌入虛擬電廠單獨調(diào)頻競標(biāo)模型和與風(fēng)電合作聯(lián)合競標(biāo)模型的策略；
2）在分配合作剩余價值環(huán)節(jié)，提出了基于Nash–Harsanyi 討價還價解并量化談判力來反映VPP對合作真實貢獻(xiàn)的利潤分配模型。
主要內(nèi)容
為了挖掘虛擬電廠的市場價值，在創(chuàng)造價值環(huán)節(jié)，電池頻繁充放電加速電池老化造成的壽命衰減成本不可忽視，本文提出將電池循環(huán)壽命模型嵌入虛擬電廠單獨調(diào)頻競標(biāo)模型和與風(fēng)電合作聯(lián)合競標(biāo)模型的目標(biāo)函數(shù)中，考慮電池?fù)p耗成本的前提下獲得合理收益。在分配合作剩余價值環(huán)節(jié)，本文提出通過求解討價還價博弈模型的Nash–Harsanyi 討價還價解來反映虛擬電廠對合作的真實貢獻(xiàn)。該博弈模型中的合作剩余、效用函數(shù)、談判不一致點以及談判力均來自創(chuàng)造價值環(huán)節(jié)相關(guān)結(jié)果。
?圖1 虛擬電廠的組成及探索其在調(diào)頻市場價值的步驟
圖2表示所提模型的優(yōu)勢。場景2中VPP與風(fēng)電合作獲得的利潤達(dá)到所有場景中最大值673澳元。在儲能電池?fù)p耗方面，由于儲能電池參與調(diào)頻產(chǎn)生更多的充放電循環(huán)導(dǎo)致?lián)p耗成本增大。場景1（a）不考慮儲能電池?fù)p耗，雖然比場景1（b）考慮儲能電池?fù)p耗的調(diào)頻收益高，但是更大的儲能電池?fù)p耗反而使利潤驟減。因此，在競標(biāo)模型中考慮電池?fù)p耗成本可以避免以高電池?fù)p耗為代價高估調(diào)頻收益。在與風(fēng)電合作中，與風(fēng)電的互補(bǔ)作用使儲能電池減少充放，所以場景2的儲能電池?fù)p耗成本最低。
?圖2各場景下虛擬電廠利潤分解對比
談判力是基于Nash-Harsanyi討價還價解的利潤分配策略中非常重要的特征，這一指標(biāo)反映了虛擬電廠的合作貢獻(xiàn)。圖3中，賦予邊際貢獻(xiàn)指標(biāo)和精確度指標(biāo)相同權(quán)重時，虛擬電廠和風(fēng)電的談判力分別為65.5%和34.5%。就邊際貢獻(xiàn)指標(biāo)而言，虛擬電廠得分96%代表在合作增加的收益和減少的成本中邊際貢獻(xiàn)更大。準(zhǔn)確度指標(biāo)方面，風(fēng)電間歇性出力特征導(dǎo)致得分81%，低于虛擬電廠得分為100%的精準(zhǔn)度?？傊摲峙洳呗酝ㄟ^虛擬電廠較高的談判力反映出其真實的合作貢獻(xiàn)，從而使其在利潤分配中獲得與貢獻(xiàn)匹配的合理份額，進(jìn)一步激勵VPP參與合作調(diào)頻。
?圖3談判力影響因素分析
談判力和風(fēng)險偏好系數(shù)都能夠反應(yīng)參與者的特征并影響分配結(jié)果，圖4左側(cè)表示談判力對分配利益的影響，可看出隨著VPP談判力從10%增加至90%，虛擬電廠所獲分配利潤占合作剩余的比例從10%增加至90%，這表明談判力越高分配利潤越大。圖4右側(cè)表示風(fēng)險偏好系數(shù)對分配利益的影響，可看出風(fēng)險偏好系數(shù)的變化并未影響利潤分配結(jié)果的比例。所以，任何參與者并不能通過謊報自身風(fēng)險偏好系數(shù)而增加分配收益。
?圖4合作剩余分配比例與談判力和風(fēng)險偏好的關(guān)系
本文作者：陳雯1,孫榮峰2,邱靖1,2*,柴慶冕3
（1．悉尼大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），山東省科學(xué)院能源研究所，山東省生物質(zhì)氣化技術(shù)重點實驗室；3. 新南威爾士大學(xué)電氣工程與通信學(xué)院）
本文引文信息
陳雯，孫榮峰，邱靖，等. 考慮電池壽命的虛擬電廠調(diào)頻競標(biāo)模型及合作利潤分配策略[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2020，3(4)：374-384.
CHEN Wen, SUN Rongfeng, QIU Jing, et al. Profit allocation and frequency regulation bidding strategy of virtual power plant considering battery cycle life [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(4): 374-384 (in Chinese).
本文來源：微信公眾號 全球能源互聯(lián)網(wǎng)期刊
由于光伏發(fā)電的間歇性以及居民負(fù)荷的隨機(jī)性，本文中虛擬電廠所指的聚合居民側(cè)系統(tǒng)具有更為復(fù)雜和不確定的行為。針對虛擬電廠的特性，本文提出了其在調(diào)頻輔助服務(wù)市場創(chuàng)造最大利潤的競標(biāo)策略，以及反映合作真實價值的收益分配方案，為激發(fā)VPP的潛在價值提供了一條途徑。
文章亮點
1）在創(chuàng)造價值環(huán)節(jié)，提出了將電池循環(huán)壽命模型嵌入虛擬電廠單獨調(diào)頻競標(biāo)模型和與風(fēng)電合作聯(lián)合競標(biāo)模型的策略；
2）在分配合作剩余價值環(huán)節(jié)，提出了基于Nash–Harsanyi 討價還價解并量化談判力來反映VPP對合作真實貢獻(xiàn)的利潤分配模型。
主要內(nèi)容
為了挖掘虛擬電廠的市場價值，在創(chuàng)造價值環(huán)節(jié)，電池頻繁充放電加速電池老化造成的壽命衰減成本不可忽視，本文提出將電池循環(huán)壽命模型嵌入虛擬電廠單獨調(diào)頻競標(biāo)模型和與風(fēng)電合作聯(lián)合競標(biāo)模型的目標(biāo)函數(shù)中，考慮電池?fù)p耗成本的前提下獲得合理收益。在分配合作剩余價值環(huán)節(jié)，本文提出通過求解討價還價博弈模型的Nash–Harsanyi 討價還價解來反映虛擬電廠對合作的真實貢獻(xiàn)。該博弈模型中的合作剩余、效用函數(shù)、談判不一致點以及談判力均來自創(chuàng)造價值環(huán)節(jié)相關(guān)結(jié)果。
?圖1 虛擬電廠的組成及探索其在調(diào)頻市場價值的步驟
圖2表示所提模型的優(yōu)勢。場景2中VPP與風(fēng)電合作獲得的利潤達(dá)到所有場景中最大值673澳元。在儲能電池?fù)p耗方面，由于儲能電池參與調(diào)頻產(chǎn)生更多的充放電循環(huán)導(dǎo)致?lián)p耗成本增大。場景1（a）不考慮儲能電池?fù)p耗，雖然比場景1（b）考慮儲能電池?fù)p耗的調(diào)頻收益高，但是更大的儲能電池?fù)p耗反而使利潤驟減。因此，在競標(biāo)模型中考慮電池?fù)p耗成本可以避免以高電池?fù)p耗為代價高估調(diào)頻收益。在與風(fēng)電合作中，與風(fēng)電的互補(bǔ)作用使儲能電池減少充放，所以場景2的儲能電池?fù)p耗成本最低。
?圖2各場景下虛擬電廠利潤分解對比
談判力是基于Nash-Harsanyi討價還價解的利潤分配策略中非常重要的特征，這一指標(biāo)反映了虛擬電廠的合作貢獻(xiàn)。圖3中，賦予邊際貢獻(xiàn)指標(biāo)和精確度指標(biāo)相同權(quán)重時，虛擬電廠和風(fēng)電的談判力分別為65.5%和34.5%。就邊際貢獻(xiàn)指標(biāo)而言，虛擬電廠得分96%代表在合作增加的收益和減少的成本中邊際貢獻(xiàn)更大。準(zhǔn)確度指標(biāo)方面，風(fēng)電間歇性出力特征導(dǎo)致得分81%，低于虛擬電廠得分為100%的精準(zhǔn)度?？傊摲峙洳呗酝ㄟ^虛擬電廠較高的談判力反映出其真實的合作貢獻(xiàn)，從而使其在利潤分配中獲得與貢獻(xiàn)匹配的合理份額，進(jìn)一步激勵VPP參與合作調(diào)頻。
?圖3談判力影響因素分析
談判力和風(fēng)險偏好系數(shù)都能夠反應(yīng)參與者的特征并影響分配結(jié)果，圖4左側(cè)表示談判力對分配利益的影響，可看出隨著VPP談判力從10%增加至90%，虛擬電廠所獲分配利潤占合作剩余的比例從10%增加至90%，這表明談判力越高分配利潤越大。圖4右側(cè)表示風(fēng)險偏好系數(shù)對分配利益的影響，可看出風(fēng)險偏好系數(shù)的變化并未影響利潤分配結(jié)果的比例。所以，任何參與者并不能通過謊報自身風(fēng)險偏好系數(shù)而增加分配收益。
?圖4合作剩余分配比例與談判力和風(fēng)險偏好的關(guān)系
本文作者：陳雯1,孫榮峰2,邱靖1,2*,柴慶冕3
（1．悉尼大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），山東省科學(xué)院能源研究所，山東省生物質(zhì)氣化技術(shù)重點實驗室；3. 新南威爾士大學(xué)電氣工程與通信學(xué)院）
本文引文信息
陳雯，孫榮峰，邱靖，等. 考慮電池壽命的虛擬電廠調(diào)頻競標(biāo)模型及合作利潤分配策略[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2020，3(4)：374-384.
CHEN Wen, SUN Rongfeng, QIU Jing, et al. Profit allocation and frequency regulation bidding strategy of virtual power plant considering battery cycle life [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(4): 374-384 (in Chinese).
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