考慮需求響應的多微網(wǎng)P2P能源交易低碳運行策略

趙杰,王聰,李冠冠,吳斌,李娜,彭克

(1. 國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司,石家莊市 050000;2. 山東理工大學電氣與電子工程學院,山東省淄博市 255000;3. 國網(wǎng)河北省電力有限公司正定縣供電分公司,石家莊市 050800)

0 引 言

受氣候變化和化石燃料消費持續(xù)增長的影響,國家提出“雙碳”目標,倡導發(fā)展光伏、風電等清潔能源。與傳統(tǒng)火電機組不同,可再生能源發(fā)電規(guī)模較小,通常與儲能單元、負載等構(gòu)成微電網(wǎng)以實現(xiàn)新能源的有效利用[1-2]。然而,可再生能源的隨機性和負荷需求的波動性會導致微電網(wǎng)出現(xiàn)間歇性的能源短缺或過剩。為避免上述不確定性對配電網(wǎng)穩(wěn)定運行的影響,鼓勵配電區(qū)域內(nèi)多個微電網(wǎng)之間能源共享,在保證供需平衡的基礎上促進新能源的就地消納[3-4]。在配電側(cè)上網(wǎng)電價的引導下,多微網(wǎng)之間進行端對端(peer to peer,P2P)能源交易,形成了一個小規(guī)模的互聯(lián)微網(wǎng)能源市場[5]。考慮到微電網(wǎng)之間的能源交換和利益交互,需要設計合理的交易機制以提升區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟性和可靠性[6]。

基于博弈論的能源交易機制有助于研究和分析P2P能源交易中多微網(wǎng)之間的運行優(yōu)化策略[7-8]。通常,根據(jù)參與主體間的交互方式,基于博弈論的研究可分為兩類:非合作博弈和合作博弈[9]。在非合作博弈中,買賣雙方就交易價格和交易電量進行談判,并最終實現(xiàn)價格出清和供需匹配[10-11]。文獻[12]將買賣雙方的談判過程描述為Stackelberg博弈過程,通過參與個體的競爭博弈實現(xiàn)市場出清。然而,盡管參與者在非合作博弈中能夠得到納什均衡解,但是由于每個參與者只降低自己的成本,其博弈過程通常是利己決策過程,參與者之間呈完全對抗關系,缺乏對整體利益的考慮[13]。為兼顧個體利益與整體利益,基于合作博弈的能源交易模式能夠促使參與者聯(lián)合達成一個具有約束力的協(xié)議,促使參與者參與能源共享,以提升合作收益或降低合作聯(lián)盟的總成本[14]。

合作博弈論主要研究多參與者合作所產(chǎn)生收益的分配[15]。常見的合作收益分配方法主要包括核仁法[16]、Shapley值法[17]和納什議價理論[18]等。針對智慧能源社區(qū)中大規(guī)模產(chǎn)消者的協(xié)同運行問題,文獻[16]利用核仁法實現(xiàn)了產(chǎn)消者之間的合作收益分配。文獻[17]將合作博弈與能源管理相結(jié)合,利用Shapley值法實現(xiàn)合作收益的分享,以激勵產(chǎn)消者參與能源共享。然而,上述2種方法需要遍歷所有可能的合作聯(lián)盟,其復雜度較高,且聯(lián)盟博弈只能保證聯(lián)盟內(nèi)部總成本最小,而不能保證整體收益的優(yōu)化[19]。此外,基于核仁法和Shapley值的收益分配方式與社會福利貢獻呈現(xiàn)弱相關性,難以體現(xiàn)公平性原則[20]。為此,文獻[20]采用納什議價理論激勵用戶參與P2P交易并實現(xiàn)利益分配。針對多微網(wǎng)之間的互聯(lián)互濟,基于納什議價的激勵機制實現(xiàn)了多微網(wǎng)之間的能源共享[18]和多主體之間的能源管理[21]。在此基礎上,文獻[22]將潮流約束加入到系統(tǒng)運行中,以提升其運行的經(jīng)濟性和可靠性。然而,上述研究忽略了用戶側(cè)需求響應對P2P能源交易的影響。

為提升新能源消納能力,需求響應參與電力系統(tǒng)調(diào)度有助于實現(xiàn)負荷調(diào)控,減少發(fā)電側(cè)的頻繁調(diào)度[23]。文獻[24]提出基于負荷準線的需求響應,通過負荷整形提升新能源消納。計及電熱綜合需求響應,文獻[25]提出了雙層優(yōu)化模型實現(xiàn)共享儲能容量的優(yōu)化配置,并利用納什議價方法實現(xiàn)多微網(wǎng)利益分配。然而,上述研究是在忽略微網(wǎng)之間能源交易量的基礎上將合作收益平均分配給每個參與者,這無疑會導致收益分配的公平性問題[26]。為此,文獻[27]采用廣義納什議價機制鼓勵多微網(wǎng)之間的合作并根據(jù)微電網(wǎng)間的能源交易量分配其合作收益。計及潮流約束,文獻[28]基于廣義納什議價理論實現(xiàn)了工業(yè)用戶的儲能配置。上述研究表明,基于廣義納什議價的P2P能源交易有助于實現(xiàn)多微網(wǎng)之間的能源共享和利益分配從而保證配電側(cè)的低碳運行,然而“雙碳”目標的提出對碳排放提出了更高的要求。

為實現(xiàn)節(jié)能減排的目標,許多專家學者提出了碳稅、碳配額和碳交易等與碳排放相關的有效機制。文獻[29]在考慮運行約束和碳排放上限約束的基礎上給出了多微網(wǎng)的日前和日內(nèi)最優(yōu)能源管理策略。考慮到多微網(wǎng)的互聯(lián)互濟問題,文獻[30]基于納什議價理論分析了碳交易機制下多微網(wǎng)合作運行對降低碳排放的積極作用。在上述研究的基礎上,文獻[31]設計了多微網(wǎng)P2P電碳耦合交易市場,將碳交易耦合到P2P能源交易中,實現(xiàn)了經(jīng)濟效益與低碳效益的融合。然而,上述研究都是將P2P能源交易中的合作收益平均分配到每個微網(wǎng)中,這無疑會導致利益公平分配問題。為此,文獻[32]將非對稱議價方法引入到計及碳排放的多微網(wǎng)運行優(yōu)化策略中,以保證收益分配的公平性。然而,上述研究主要側(cè)重于研究經(jīng)濟調(diào)度問題,忽略了多微網(wǎng)在配電側(cè)運行過程中的網(wǎng)絡約束問題。此外,部分研究考慮了儲能對P2P能源交易的影響,但是忽略了儲能充放電過程中碳排放量的計算。

綜上所述,現(xiàn)有研究尚未完全實現(xiàn)電碳耦合下的P2P能源交易。為此,本文在上述研究的基礎上所做工作如下:在P2P能源交易方面,本文構(gòu)建基于廣義納什議價理論的多微網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化模型,激勵多微網(wǎng)參與能源交易并實現(xiàn)合作收益分配;在P2P能源交易過程中,考慮微電網(wǎng)需求響應和碳排放對P2P能源交易量和交易費用的影響;在網(wǎng)絡約束方面,將交流潮流約束加入到P2P能源交易模型中以保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性;在碳交易方面,實現(xiàn)電碳耦合建模,并在模型中考慮儲能充放電對碳排放費用的影響。

1 多微網(wǎng)P2P能源交易框架

在配電網(wǎng)的支撐下,由M個互聯(lián)互濟的微電網(wǎng)構(gòu)成多微網(wǎng)P2P能源交易網(wǎng)絡M′={1,…,M}。多微網(wǎng)P2P能源交易結(jié)構(gòu)如圖1所示,每個微電網(wǎng)i∈M′由新能源發(fā)電、儲能以及負載組成。在日前調(diào)度中,將其運行周期分為T=24個等效時段,即:T′={1,…,T}。在24 h的調(diào)度周期內(nèi),微電網(wǎng)根據(jù)新能源發(fā)電和負載的預測值對其內(nèi)部的可轉(zhuǎn)移負荷和儲能系統(tǒng)進行管理。由于每個微網(wǎng)內(nèi)部的新能源發(fā)電量和負荷不同,若微電網(wǎng)內(nèi)部存在多余電能,可以通過P2P能源交易將其共享至其他微電網(wǎng),減少對配電網(wǎng)的電能需求。

圖1 多微網(wǎng)P2P能源交易結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of P2P energy trading among multiple microgrids

為激勵多微網(wǎng)內(nèi)部的能源共享,基于廣義納什議價理論構(gòu)建多微網(wǎng)P2P能源交易模型,鼓勵多微網(wǎng)之間的能源共享,并將其合作收益按照其能源共享量進行合理分配。在配電網(wǎng)的支撐下,電能在P2P能源交易中由一個節(jié)點傳輸?shù)搅硗庖粋€節(jié)點,且其傳輸過程可以描述為交流潮流約束,以保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。此外,考慮到配電側(cè)的低碳運行需求,將儲能的充放電、多微網(wǎng)的用電量等碳排放過程加入到能源優(yōu)化模型中,實現(xiàn)能源交易過程的碳排放計量。

2 系統(tǒng)模型

在上網(wǎng)電價的指導下,微電網(wǎng)為維持供需平衡,對內(nèi)進行儲能調(diào)度,對外參與相鄰微電網(wǎng)之間的能源交易。因此,微電網(wǎng)的目標函數(shù)是使運營成本和碳排放費用最小化。此外,該模型還引入了最優(yōu)潮流約束,分析了不同P2P能源交易場景對節(jié)點電壓的影響,以提升模型的實用性。考慮到多微網(wǎng)的P2P能源交易問題,分別構(gòu)建微電網(wǎng)獨立運行和合作時的模型,并利用廣義納什議價理論實現(xiàn)合作收益分配。

2.1 微電網(wǎng)獨立運行時的費用模型

2.1.1 約束條件

1)與配電網(wǎng)交易約束。如前所述,在參與配電側(cè)能源交易時,微電網(wǎng)作為一個能夠生產(chǎn)和消耗能源的個體,具有雙向功率流動特性。因此,考慮到物理條件或者合同要求,微電網(wǎng)在參與能源交易時需要滿足傳輸功率邊界約束:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

3)功率平衡約束。在t時刻,微電網(wǎng)i內(nèi)部的功率平衡約束為:

(8)

4)潮流約束。考慮配電側(cè)的輻射狀網(wǎng)絡圖g(M′,ε),其中該電力網(wǎng)絡由N個節(jié)點、ε?N×N條支路構(gòu)成。M個微電網(wǎng)分布于網(wǎng)絡的節(jié)點上M′?N,且配網(wǎng)作為外部電源接入,維持終端的供需平衡。

考慮輻射狀網(wǎng)絡中潮流約束的非凸特性,文獻[33]利用相角松弛和二階錐松弛后得到易于處理的二階錐規(guī)劃約束。由于支路有功和無功功率Pi,j、Qi,j遠大于支路潮流方程中的二次項。因此,忽略二次項后,考慮時間節(jié)點t的支路線性交流潮流模型為:

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

Uj,t=Ui,t-2(Pi,j,tri,j+Qi,j,txi,j)

(17)

(18)

5)碳排放量。為實現(xiàn)儲能和用戶用電行為對碳排放量的影響,采用總碳排放量Ei實現(xiàn)對用戶行為中碳排放的計量。碳排放量與用戶充放電行為以及用電量行為成正比,其表達式為:

(19)

式中:γes為儲能系統(tǒng)充放電時的碳排放率,其取值為0.083 kg/kW;γgrid為微電網(wǎng)負載用電的碳排放率,其取值為0.202 kg/kW[29]。

6)需求響應約束。為提升用戶側(cè)的調(diào)度能力,采用可轉(zhuǎn)移負荷響應上網(wǎng)電價,其約束為:

(20)

(21)

2.1.2 目標函數(shù)

(22)

(23)

(24)

(25)

2.2 多微網(wǎng)P2P能源交易的費用模型

為提升新能源利用效率、規(guī)避其發(fā)電不確定性對配電側(cè)能源管理的不利影響,微電網(wǎng)在獨立運行的基礎上參與多微網(wǎng)P2P能源交易。當微電網(wǎng)i的新能源發(fā)電充足時優(yōu)先滿足內(nèi)部儲能充電和售電給微電網(wǎng)j,在促進能源共享和新能源就地消納的同時減少余電上網(wǎng)對配電網(wǎng)的擾動,則目標函數(shù)的表達式為:

(26)

(27)

(28)

(29)

不同于微電網(wǎng)獨立運行,在P2P能源交易中需要考慮多微網(wǎng)的能源共享,因此其功率平衡約束為:

(30)

(31)

(32)

2.3 基于廣義納什議價的P2P能源交易

每個微電網(wǎng)具有不同的新能源發(fā)電量和本地負荷功率分布,互聯(lián)的微電網(wǎng)通過P2P交易實現(xiàn)能源共享。基于納什議價的能源交易有助于激勵微電網(wǎng)之間的合作共贏,以提升多微網(wǎng)的整體收益。在滿足個體理性、帕累托最優(yōu)性、線性變換的獨立性、對稱性等公理的情況下,納什議價博弈得到了公平的帕累托最優(yōu)解和納什議價解[34-35]。

在納什議價解中,參與主體的合作收益被平均分配而未考慮每個參與主體在合作中的貢獻[36]。為進一步激勵微電網(wǎng)參與P2P能源交易,本節(jié)采用基于廣義納什議價理論的P2P能源交易模型描述微電網(wǎng)的能源交易過程。該理論忽略了對稱性公理,利用議價權(quán)力表征參與主體在合作中的貢獻,并根據(jù)議價權(quán)力實現(xiàn)合作收益的公平分配。基于廣義納什議價博弈的P2P能源交易模型為:

(33)

(34)

(35)

(36)

2.4 議價模型求解

基于廣義納什議價博弈的能源交易模型是一個冪函數(shù),對問題的直接求解具有一定的挑戰(zhàn)性。多微網(wǎng)P2P交易模型分解結(jié)構(gòu)如圖2所示。相對于直接求解P2P能源交易問題,多微網(wǎng)P2P交易模型將多微網(wǎng)P2P能源交易問題分解為2個易于處理的子問題:運行費用最小化問題(P1)和議價問題(P2)。首先,求解微電網(wǎng)獨立運行和合作模式下的最小化運行費用問題,獲得每個微電網(wǎng)的最優(yōu)運營策略。其次,根據(jù)微電網(wǎng)最優(yōu)運行策略計算其貢獻量,并利用議價權(quán)力αi進行表征。最后,在上述分解和變換的基礎上,根據(jù)每個微電網(wǎng)的貢獻量實現(xiàn)微電網(wǎng)之間合作收益的分配。

圖2 多微網(wǎng)P2P交易模型分解結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Flow chart of the decomposition of P2P energy trading among multiple microgrids

(37)

(38)

上述議價模型為線性規(guī)劃模型,利用Gurobi等商業(yè)求解器即可實現(xiàn)模型求解。

3 算例分析

以IEEE-33節(jié)點系統(tǒng)為例,對包含3個微電網(wǎng)的算例進行分析。3個微電網(wǎng)分別通過節(jié)點11、23、29節(jié)點與配網(wǎng)相連,每個微電網(wǎng)內(nèi)部分別裝有光伏/風力發(fā)電裝置、蓄電池和負載,仿真模擬都是基于Intel Core i7的計算機,利用Python環(huán)境進行編程,并通過Gurobi實現(xiàn)求解[37]。

3.1 基礎數(shù)據(jù)

發(fā)電和負載的預測值如圖3所示,微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)2配備有光伏發(fā)電,微電網(wǎng)3中為風力發(fā)電,其相關系統(tǒng)參數(shù)的詳細信息請參見文獻[29,38],其他相關參數(shù)設置為:cCar=0.12元/kg、cLoad=0.012元/kW。每個微電網(wǎng)的負載量各異,在能源優(yōu)化過程中,優(yōu)先利用新能源發(fā)電滿足微電網(wǎng)的負載需求。微電網(wǎng)與配電網(wǎng)24 h的購售電電價如圖4所示,其向配電網(wǎng)的售電電價小于購電電價,以鼓勵微電網(wǎng)新能源的就地消納。

圖3 新能源發(fā)電和負載預測值Fig.3 Predictive value of renewable generations and loads

圖4 微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的交易電價Fig.4 Transaction power price between microgrids and distribution network

3.2 算例結(jié)果

為分析需求響應和碳排放費用對多微網(wǎng)P2P能源交易的影響,本文設置以下4種仿真場景:

場景1：多微網(wǎng)參與P2P能源交易;

場景2：考慮碳排放的P2P能源交易;

場景3：考慮需求響應的P2P能源交易;

場景4：考慮需求響應和碳排放的P2P能源交易。

3.2.1 多微網(wǎng)運行費用

各微電網(wǎng)獨立運行/參與P2P能源交易的運行費用如表1所示,負值表示微電網(wǎng)售電時所獲得的收益。在獨立運行時,微電網(wǎng)與配電網(wǎng)進行能源交互,并利用儲能充放電進行負荷轉(zhuǎn)移。場景1中,當微電網(wǎng)獨立運行時,其3個微電網(wǎng)的總運行費用為516.90元。為實現(xiàn)其內(nèi)部的新能源消納,多微網(wǎng)參與P2P能源交易,微電網(wǎng)之間實現(xiàn)了新能源發(fā)電的共享,以降低對配電網(wǎng)的擾動。在此基礎上,基于廣義納什議價的P2P能源交易機制實現(xiàn)多微網(wǎng)合作收益的分配。在合作模式下,其總運行成本降低5.84%。

表1 多微網(wǎng)運行費用Table 1 Operation cost of multiple microgrids 元

考慮微電網(wǎng)充放電和電能交易對碳排放的影響,場景2將碳排放費用加入微電網(wǎng)的目標函數(shù)中,通過電能與碳排放系數(shù)計算得到每個微電網(wǎng)的碳排放量,并計算其排放費用。受碳排放費用的影響,微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)2在獨立運行時其運行費用增加。考慮到儲能的碳排放率低于微電網(wǎng)購售電時的碳排放率,因此微電網(wǎng)3通過增加儲能充放電以提升其運行收益。當多微網(wǎng)參與P2P能源交易時,微電網(wǎng)之間的能源共享提升了新能源的利用效率,降低了儲能充放電量和配電網(wǎng)的購售電量,其參與P2P能源交易時的運行費用相對于獨立運行時降低5.57%。

在場景3中,微電網(wǎng)根據(jù)上網(wǎng)電價調(diào)整可轉(zhuǎn)移負荷,配合儲能的充放電決策,實現(xiàn)新能源利用效率的提升。由表1可知,相對于場景1的運行費用,場景3在考慮需求響應時,其獨立運行和參與P2P能源交易時的費用分別下降了18.37%和19.34%。多微網(wǎng)P2P能源交易的總運行成本相對于獨立運行時降低6.96%,即考慮需求響應下的P2P能源交易提升了多微網(wǎng)的可調(diào)節(jié)性能。

場景4在考慮微電網(wǎng)需求響應的基礎上加入了碳排放費用。由表1可知,考慮需求響應和碳排放時的多微網(wǎng)運行費用比只考慮需求響應時的費用有所增加,這與場景2中的結(jié)果類似。然而,加入需求響應后,微電網(wǎng)通過可轉(zhuǎn)移負載和儲能的充放電提升新能源的利用效率。相對于場景1和2,場景4下的運行費用有所下降。

3.2.2 多微網(wǎng)需求響應

考慮需求響應對多微網(wǎng)能源管理的影響,本文對比分析了微電網(wǎng)獨立運行和參與P2P能源交易時各個微電網(wǎng)的需求響應情況。以不考慮需求響應時的負載預測值作為基準,各微電網(wǎng)需求響應結(jié)果如圖5所示。

圖5 多微網(wǎng)需求響應Fig.5 Demand response of multiple microgrids

在獨立運行時,考慮需求響應的能源管理有助于微電網(wǎng)根據(jù)上網(wǎng)電價進行削峰填谷,將10:00—14:00和18:00—21:00電價高峰時刻的負載需求轉(zhuǎn)移至01:00—06:00和21:00—24:00,以減少多微網(wǎng)運行費用。

在多微網(wǎng)P2P能源交易中,當新能源發(fā)電量充足時,多微網(wǎng)增加負荷消耗以減少新能源匱乏時的負載需求。相對于獨立運行,微電網(wǎng)1在場景3和場景4的16:00時增加電力需求,并在22:00時維持預測值,以維持多微網(wǎng)整體的供需平衡。同理,15:00時新能源發(fā)電充足,微電網(wǎng)3增加負荷用電量以提升新能源消納。22:00時新能源發(fā)電量難以滿足3個微電網(wǎng)的負載需求,微電網(wǎng)3通過減少負荷消耗、能源共享和需求響應有助于降低多微網(wǎng)的購電需求。由于微電網(wǎng)2的負載量較小,其參與P2P能源交易與否不影響需求響應結(jié)果。

3.2.3 儲能調(diào)度

不同場景下多微網(wǎng)中儲能充放電的結(jié)果如圖6所示,圖中負值表示儲能充電、正值表示儲能放電。由圖6可知,3個微電網(wǎng)中的儲能裝置在低電價時充電,在高電價時放電,以降低多微網(wǎng)的運行費用。

圖6 儲能調(diào)度結(jié)果Fig.6 Results of energy storage scheduling

由圖6(a)可知,相對于微電網(wǎng)的獨立運行,多微網(wǎng)P2P能源交易時,每個微電網(wǎng)的儲能充放電深度受交易電價和其他微電網(wǎng)需求的影響。在新能源發(fā)電充足時進行充電并在負荷高峰時刻放電,配合P2P能源交易降低多微網(wǎng)對配電網(wǎng)的能源需求。

考慮儲能充放電對碳排放的影響,其調(diào)度結(jié)果如圖6(b)所示。由于儲能頻繁充放電會增加其碳排放量進而增加多微網(wǎng)的運行費用,因此,當考慮充放電的碳排放費用以后,不論微電網(wǎng)是否參與P2P能源交易,其儲能調(diào)度結(jié)果一致。

考慮需求響應下的微電網(wǎng)儲能調(diào)度結(jié)果如圖6(c)所示。由圖6(c)可知,考慮需求響應后,微電網(wǎng)通過負荷轉(zhuǎn)移降低了對儲能充放電的需求,使得微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)3的儲能充放電深度有所下降,以降低儲能充放電損耗,進而降低運行費用。

考慮需求響應和碳排放對微電網(wǎng)調(diào)度的影響,其調(diào)度結(jié)果如圖6(d)所示。由于儲能碳排放率低于向配電網(wǎng)購電時的碳排放率,因此,通過增加儲能充放電深度和需求響應調(diào)度減少與配電網(wǎng)的交互,以降低多微網(wǎng)的運行費用。受此影響,3個微電網(wǎng)的儲能充放電深度增加,通過新能源消納和需求響應降低對配電網(wǎng)的能源需求。

3.2.4 微電網(wǎng)之間的P2P能源交易量

多微網(wǎng)參與P2P能源交易時,微電網(wǎng)之間的能源交易量如圖7所示,正值表示微電網(wǎng)i向其他微電網(wǎng)j購電,反之表示微電網(wǎng)i向其他微電網(wǎng)j售電。相對于多微網(wǎng)P2P能源交易,微電網(wǎng)在考慮需求響應時,通過可轉(zhuǎn)移負荷降低了對其他微電網(wǎng)的能源需求。微電網(wǎng)在考慮需求響應后,利用新能源發(fā)電和儲能充放電提升了能源自給率,降低了P2P能源交易量。此外,盡管考慮碳排放量會影響儲能充放電和多微網(wǎng)運行費用,但是不會影響多微網(wǎng)P2P能源交易決策。

圖7 多微網(wǎng)P2P能源交易量Fig.7 P2P energy transaction among multiple microgrids

3.2.5 節(jié)點電壓分布

伴隨著多微網(wǎng)P2P能源交易,配電網(wǎng)各時段的潮流亦發(fā)生變化。以與微電網(wǎng)1、2、3相連的11、23、29節(jié)點為例,其節(jié)點電壓如圖8所示。由圖8可知,雖然電壓隨著仿真場景的變化出現(xiàn)波動,但是其波動范圍滿足電壓的上下限約束。由于微電網(wǎng)1的負載需求最大,其電壓波動也最大,在某些時刻高達1.000 6 pu或低至0.993 1 pu。反之,微電網(wǎng)2的負載需求最小,其電壓波動較為平緩。

圖8 多微網(wǎng)所在節(jié)點電壓Fig.8 Voltage of node connected with multiple microgrids

相對于只考慮多微網(wǎng)P2P能源交易,加入需求響應后,其節(jié)點電壓在不同時段波動較大,即微電網(wǎng)通過調(diào)節(jié)其需求響應滿足多微網(wǎng)整體的能源需求。由于微電網(wǎng)3中新能源發(fā)電量較大,為滿足多微網(wǎng)整體需求,其電壓波動性也較大。此外,碳排放費用的加入雖然影響了多微網(wǎng)的運行費用,但其對運行決策的影響較弱。

4 結(jié) 論

多微網(wǎng)P2P能源交易是促進新能源就地消納和能源消費低碳轉(zhuǎn)型的有效途徑。本文針對多微網(wǎng)P2P能源交易問題采用廣義納什議價機制實現(xiàn)多微網(wǎng)合作收益最大化。在能源交易過程中,將潮流約束加入P2P能源交易模型,以提升模型的實用性。在此基礎上,綜合考慮了微電網(wǎng)需求響應和碳排放對多微網(wǎng)運行策略和運行費用的影響。仿真分析表明,考慮碳排放和需求響應的運行優(yōu)化策略有助于微電網(wǎng)根據(jù)上網(wǎng)電價和新能源發(fā)電量調(diào)整負荷需求。微電網(wǎng)的需求響應會影響購售電、充放電以及多微網(wǎng)之間的最優(yōu)決策,進而影響配電網(wǎng)的電壓分布。基于廣義納什議價的多微網(wǎng)P2P能源交易機制實現(xiàn)了多微網(wǎng)之間的合作收益分配。通過考慮儲能充放電和配網(wǎng)購售電核算碳排放量為合理量化碳排放費用提供了有效途徑。