网讯：随着“双碳”目标的提出，分布式资源潜力不断被挖掘，能够有效聚合分布式资源的虚拟电厂逐渐受到广泛关注。虚拟电厂通过市场化交易保障供需平衡，为进一步提升电力保供能力，应降低虚拟电厂的出力偏差并提高其风险控制水平。针对此问题，文章首先对虚拟电厂中分布式资源的特性进行分析；其次，基于条件风险价值理论和合作博弈理论，考虑虚拟电厂中分布式资源的出力偏差与风险控制，提出基于改进沙普利值法的虚拟电厂收益分配策略；最后，通过算例分析验证所提收益分配策略的有效性。通过条件风险价值定量分析分布式资源在不同风险水平、出力偏差以及贡献度场景下的虚拟电厂收益分配机制。算例分析表明，所提出的合作交易策略能够提高分布式资源的收益，且能有效控制新能源出力偏差并平抑其参与市场的风险，在实现多方共赢的情况下提高电力系统的供应能力。
研究背景
随着“双碳”目标的提出，全球能源供需关系和市场机制发生重要变革，分布式资源(distributed energy resources，DERs)作为一种重要的调节资源，在新型电力系统建设中发挥重要作用。虚拟电厂(virtual power plant，VPP)能够有效聚合源荷储等分布式资源，提高电网运行的灵活性、安全性和稳定性。2022年夏季，持续高温干旱天气使得四川水电发电能力断崖式下降、全省用电需求激增，电力供需矛盾凸显，而聚合DERs的VPP成为控制风险、控制出力偏差以及解决电力供需不平衡等问题的关键。
同时，随着我国电力市场改革的深入，利用虚拟电厂对分布式发电 (distributed generation，DG)、储能(energy storage，ES)、可调负荷等DERs进行聚合参与电力交易，能够通过降低DG的出力波动性与不确定性为负荷提供持续稳定的电力供应，进而降低DERs并网产生的风险，充分发挥DERs的潜力，实现资源的有效配置，提升电力保供能力。
在VPP与DERs协调运营方面，VPP可通过对DERs的聚合参与电力交易，从而通过合作的形式降低DG的出力偏差从而控制DERs参与市场的风险，优化VPP的运营模式，进一步提高电力系统的供应能力。虽然此类研究通过VPP运营调度策略有效解决了出力偏差的影响，但是未考虑在提升电力系统保供能力时保障DERs的收益。
此外，有文献聚焦于DERs之间的合作与互动实现虚拟电厂参与电力交易，基于VPP参与市场时风险与收益的关系，通过确定DERs参与市场的策略避免风险提高收益。然而，虽然此类研究为VPP的运营策略提供了理论支持，能够有效避免风险提高收益，但未建立合理的收益分配机制保证各主体收益分配的公平性，不利于各DERs之间建立长久稳定的合作关系。
综上所述，现有研究主要从虚拟电厂的运营管理策略与调度优化方面对DERs的潜力进行挖掘，通过提出应对出力偏差的投标模型、DERs聚合互动模式以及应对风险的市场策略来解决出力偏差并避免风险，但是从收益分配角度考虑新能源的出力偏差和市场交易风险因素对虚拟电厂运营机制的研究涉及较少。
研究思路
本文在考虑出力偏差和风险控制的情况下基于条件风险价值理论设计了一种收益分配机制促使DERs合作参与市场，该机制考虑了DERs的风险效用、DG出力偏差以及运营商收益贡献度的影响，体现了付出与收益成正比的思想，在一定程度上能够促进VPP中DERs提高预测自身出力曲线的准确性和参与市场的积极性，并采用合作策略缓解DERs间的竞争关系和参与市场交易所承受的风险，从而提升电力保供能力。
本文结合合作博弈与条件风险价值理论建立考虑出力偏差和风险控制的VPP收益分配机制。首先，分析DERs特性及VPP运营机制；其次，探究DERs的合作策略，使DERs之间实现优势融合；然后，考虑出力偏差与风险控制，基于条件风险价值理论以及修正系数改进传统沙普利值法，构建虚拟电厂收益分配机制，综合考虑多因素保障收益分配机制的合理性；最后，通过算例分析验证该机制的有效性。
结论
本文在考虑出力偏差和风险控制等因素的影响下，采用条件风险价值理论和合作博弈理论设计了一种虚拟电厂收益分配机制，旨在提高电力系统保供能力，最终根据模拟算例的结果有效验证了如下结论：
1)通过建立虚拟电厂合作联盟，可在一定程度上避免DERs运营商之间的竞争，降低DERs参与市场的不确定性风险。同时，基于条件风险价值理论利用改进沙普利值法建立收益分配机制，保障了DERs获得收益的公平性，能够促进新能源并网消纳从而提高电网供应能力。
2)DG的出力偏差将会影响VPP参与市场的策略。若实际功率偏差较大，将会导致VPP日后在制定投标策略时预留较大的可调空间，从而采取更加保守的市场策略，且由于出力偏差与合作联盟收益呈反比，因此当出力偏差过大时参与者倾向于规避风险而非接受风险，即VPP合作联盟将倾向于减小获利以避免风险。然而保守的策略不仅会导致弃风弃光等现象，也会影响DERs的收益，因此本文基于DG出力偏差的影响提出VPP合作策略及其收益分配机制，促使DERs之间平抑偏差并提高预测准确度，从而保障VPP有效稳定地运营。
3)由于DERs对风险的接受程度不同，本文考虑参与者的风险效用和收益贡献度建立对冲机制，以此控制DERs参与市场的风险，证明通过该收益分配机制可提高DERs参与市场的积极性和VPP联盟的稳定性，从而确保电力系统保供能力提升。
未来，在能源行业的变革和技术进步的背景下，可详细分析包含市场风险、技术风险和运营风险等多类型交易风险对虚拟电厂的影响，并考虑绿色低碳、能量和安全等多方面价值进一步改进虚拟电厂的收益分配策略。
