考慮源-荷-儲互補特性的虛擬發(fā)電廠規(guī)劃與運行策略_第1頁
考慮源-荷-儲互補特性的虛擬發(fā)電廠規(guī)劃與運行策略_第2頁
考慮源-荷-儲互補特性的虛擬發(fā)電廠規(guī)劃與運行策略_第3頁
考慮源-荷-儲互補特性的虛擬發(fā)電廠規(guī)劃與運行策略_第4頁
考慮源-荷-儲互補特性的虛擬發(fā)電廠規(guī)劃與運行策略_第5頁
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文檔簡介

虛擬發(fā)電廠規(guī)劃與運行策略PETRI考慮源-荷-儲互補特性的一、基于源-荷-儲組合的虛擬發(fā)電廠二、國外虛擬發(fā)電廠案例三、虛擬發(fā)電廠規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)四、虛擬發(fā)電廠運行關(guān)鍵技術(shù)五、虛擬發(fā)電廠參與電力市場機(jī)制六、總結(jié)與展望PEFRI目錄多類型儲能技術(shù)大規(guī)模電動汽車需求響應(yīng)柔性負(fù)荷分布式可再生能源大型園區(qū)1.基于源-荷-儲組合的虛擬發(fā)電廠地?zé)崮苌镔|(zhì)能PETRI工業(yè)負(fù)荷智能樓宇商業(yè)負(fù)荷智能家居潮汐能光伏能風(fēng)能特點>

隨機(jī)性>

規(guī)?;?gt;

不可預(yù)測性>

不可控制性解決方案>

提高負(fù)荷預(yù)測精度

>

提升緊急狀態(tài)規(guī)模

>

精細(xì)修訂發(fā)電計劃

>

增加實時備用容量對電網(wǎng)的影響>

增加了負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確性的難度

>

隨著規(guī)模增加,影響力度增加

>

對傳統(tǒng)調(diào)度計劃方式提出挑戰(zhàn)

>

威脅實時電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定高成本高難度有效

方案2.虛擬發(fā)電廠概念的背景PETRI虛擬發(fā)電廠

(Virtual

Power

Plant,VPP)是聚合多

種分布式能源資源構(gòu)成的特殊類型的發(fā)電廠,通過先

進(jìn)的控制、通信等技術(shù)實現(xiàn)分布式電源、儲能系統(tǒng)、

柔性負(fù)荷、電動汽車等分布式單元的協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化運行。1、

組織靈活性:虛擬發(fā)電廠內(nèi)部的分布式單元可由

不同所屬機(jī)構(gòu)的分布式電源、儲能單元、

用電單元等

組成,且構(gòu)成比例具有靈活性;2、

構(gòu)建靈活性:可以因地制宜,充分利用現(xiàn)有的通

信等硬件設(shè)施,采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗赃M(jìn)行構(gòu)建,不需

要重復(fù)投資硬件建設(shè);3、

運行靈活性:針對不同類型、不同地區(qū)的電網(wǎng)需

求,響應(yīng)實時電網(wǎng)狀態(tài);4、

環(huán)境適應(yīng)性:可以針對不同電力管理體制,適應(yīng)

電力市場發(fā)展的各個時期。3.

虛擬發(fā)電廠定義PETRI特點>分布式電源協(xié)調(diào)控制>

多元能源互補運行>各類型分布式源-荷互動

>虛擬發(fā)電廠實時控制>可自主控制爬坡速率

>可自主控制下坡速率

>

可靈活控制啟動時間>可調(diào)節(jié)變動輸入/輸出所需時間提前量>

可調(diào)節(jié)最小零輸入/輸出

>可控制最小輸入/輸出穩(wěn)定容量極限>需求側(cè)電價機(jī)制>需求側(cè)參與策略>內(nèi)部負(fù)荷需求管理

>內(nèi)部運行成本核算>

電力市場規(guī)則分析

>市場價格走勢預(yù)測

市場報價決策>輔助服務(wù)競價模型>

發(fā)用電資源潛力挖掘

>

增值服務(wù)模式>能源市場分析>綠色證書交易4.虛擬發(fā)電廠的類型按照功能分類技術(shù)型虛擬發(fā)電廠商業(yè)型虛擬發(fā)電廠PETRI運營模式技術(shù)支持*具有發(fā)電規(guī)模效應(yīng)*具有各類型需求響應(yīng)負(fù)荷*具有增值服務(wù)功能*可以參與電力批發(fā)市場和零售市場按照電力市場角色分類發(fā)電商或輔助服務(wù)提供商*主要由電力大用戶組成*具有各類型需求響應(yīng)負(fù)荷*具有可中斷負(fù)荷*具有參與電力零售市場的資質(zhì)*具有一定發(fā)電規(guī)模效應(yīng)*具有靈活地發(fā)電可調(diào)節(jié)特性*具備傳統(tǒng)發(fā)電廠的外特性*具有參與電力批發(fā)市場的資質(zhì)*合同能源管理

*碳交易*綠色證書4.虛擬發(fā)電廠的類型*

能效管理*

節(jié)能減排*

電能替代PETRI綜合能源服務(wù)商負(fù)荷聚合商智慧園區(qū)相同不同虛

發(fā)電

廠傳

統(tǒng)

發(fā)電

廠虛

發(fā)電

廠傳

統(tǒng)

發(fā)電

廠輸出可控容量靈活穩(wěn)定特性;自然屬性

;爬坡速率速度靈活旋轉(zhuǎn)備用策略靈活發(fā)電廠外部特征控制靈活傳統(tǒng)火力發(fā)電廠由火力機(jī)組構(gòu)成,其出力穩(wěn)定可控,具有調(diào)峰

調(diào)頻能力。虛擬發(fā)電廠由大規(guī)模分布式單元構(gòu)成,其目標(biāo)是通

過有效的控制,達(dá)到傳統(tǒng)發(fā)電廠的功能。5.虛擬發(fā)電廠與傳統(tǒng)發(fā)電廠PETRI相同不同虛擬發(fā)電廠微電網(wǎng)虛擬發(fā)電廠微電網(wǎng)由各類型分布式電源和

負(fù)荷構(gòu)成地理位置分散地理位置集中接入配電網(wǎng)一種運行狀態(tài)兩種運行狀態(tài)(并網(wǎng)和孤島)所有者不同只有一個所有者有多個接入點只有一個PCC點技術(shù)基礎(chǔ)和商業(yè)模式側(cè)重技術(shù)問題微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、

監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。虛擬發(fā)電廠內(nèi)可以包含微電網(wǎng),作為其組成單元。6.虛擬發(fā)電廠與微電網(wǎng)PETRI相同不同虛擬發(fā)電廠能效電廠虛

發(fā)

廠能

廠容量可調(diào)節(jié)可參與發(fā)電側(cè)

和需求側(cè)需求側(cè)都可響應(yīng)需求側(cè)管理包含分布式

電源和負(fù)荷只包含負(fù)荷

用電設(shè)備節(jié)能減排和電能替代的

社會效應(yīng)具有發(fā)電能力消減用電量能效電廠(efficiency

power

plant,

簡稱EPP)通過實施一攬子節(jié)電計劃和能效項目,獲得需方節(jié)約的電力資源。國際能源界將

實施電力需求側(cè)管理,開發(fā)、調(diào)度需方資源所形成的能力,形象

地命名為能效電廠。能效電廠是虛擬發(fā)電廠的一種模式。7.虛擬發(fā)電廠與能效電廠PETRI相同不同虛

發(fā)電

廠虛擬同步

發(fā)電機(jī)虛

發(fā)

廠虛

擬同

發(fā)電

機(jī)分布式電源為被控主體主要控制發(fā)/用電量主要控制分布式電源的端口逆變器模擬發(fā)電廠的某方面

外特性時間尺度:穩(wěn)態(tài)時間域(分鐘級及以上)時間尺度:動態(tài)時間域(毫秒級/秒級)多個分布式電源與負(fù)

荷儲能協(xié)調(diào)控制目前只控制單個分布式

電源端口逆變器多類型技術(shù)綜合,并考慮商業(yè)運營模式電力電子器件控制技術(shù)虛擬同步發(fā)電機(jī):

借鑒同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械方程和電磁方程來控制并網(wǎng)逆變器,使得并網(wǎng)逆變器在機(jī)理上和外特性上均能與同步發(fā)電機(jī)相媲美的控制策略,尤其是模仿同步機(jī)的慣性時間常數(shù)。PETRI8.虛擬發(fā)電廠與虛擬同步機(jī)PEFRI目錄一、虛擬發(fā)電廠概述二、國外虛擬發(fā)電廠案例三、虛擬發(fā)電廠規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)四、虛擬發(fā)電廠運行關(guān)鍵技術(shù)五、虛擬發(fā)電廠參與電力市場機(jī)制六、總結(jié)與展望項目起止時間完成狀態(tài)主要國家VFCPPKONWERLVIRTPLANTUNNACPPSTADG

VPPHARZ

VPPPro

VPPVATTENFALL

VPPVGPPPMVPPFENIXEDISONFLEXPOWERGVPPWEB2ENERGYTWENTIES2001-20052002-20032005-20072004-20062003-20072003-20072008-20122008-20122010-20122007-20082005-20072005-20092009-20122010-20132006-20122010-20152012-2015完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成在研在研德國德國德國德國德國德國德國德國德國澳大利亞荷蘭英國、西班牙等丹麥丹麥丹麥德國、波蘭等

比利時、德國等PETRI歐洲與VPP

相關(guān)的主要研究項目EV供電設(shè)備/分布式電源3.旅程歷史4.EV狀態(tài)EV群操作員零

商2.現(xiàn)貨市場價格數(shù)據(jù)收集、儲存EVPP預(yù)測5.負(fù)荷曲線邊界6.優(yōu)選負(fù)荷曲線丹麥的

EVPP

項目7.優(yōu)選負(fù)荷曲線8.電網(wǎng)約束9.阻塞清除10.選定負(fù)荷曲線充電計劃優(yōu)化11.充電計劃虛擬發(fā)電廠研究項目EVPP

的交互活動配電系統(tǒng)操作員1.日前現(xiàn)貨市場價格負(fù)荷曲線優(yōu)化避免網(wǎng)絡(luò)阻塞電力市場VPP的通訊結(jié)構(gòu)歐盟的

WEB2ENERGY

VPP項目控制中心CIM數(shù)據(jù)庫RS-485配電線報文規(guī)范P.Q虛擬發(fā)電廠研究項目電表住宅負(fù)荷電表發(fā)電資源互聯(lián)網(wǎng)

GSM/GPRSCIM-61850轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)程

端單元自動

計量

系統(tǒng)廣域網(wǎng)

KEC

61850IEC

61850

文件傳輸人機(jī)界面GSMUserVPP交易商1商業(yè)VPP2商業(yè)VPP1交易軟件交

易商2市場配電管理

系統(tǒng)配電系統(tǒng)操作員輸電系統(tǒng)操

作員FBFBFBFB發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組歐洲

FENIXVPP項目:現(xiàn)有連接

:新建連接FB:FENIXBox接口服務(wù)器虛擬發(fā)電廠研究項目熱電聯(lián)供熱電聯(lián)供風(fēng)電熱電聯(lián)供集中發(fā)電技術(shù)VPP業(yè)務(wù)邏輯業(yè)務(wù)代理萬

拍賣代理

價格價競格價荷蘭PM(電力匹配器)體系結(jié)構(gòu)DG

代理價

上價集中代理虛擬發(fā)電廠研究項目意價價稱分稱一亮集中代理a61竟價竟價6數(shù)字電子信息管理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度

負(fù)荷預(yù)測德國

PRO

VPP項目20

KV熱電聯(lián)產(chǎn)

單元虛擬發(fā)電廠研究項目太陽能居民用電

燃料電池工業(yè)用電微型熱電

聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)控制風(fēng)電場儲能400VPEFRI目錄一、虛擬發(fā)電廠概述二、國外虛擬發(fā)電廠案例三、虛擬發(fā)電廠規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)四、虛擬發(fā)電廠運行關(guān)鍵技術(shù)五、虛擬發(fā)電廠參與電力市場機(jī)制六、總結(jié)與展望相關(guān)能源政策·節(jié)能減排政策·電能替代政策·碳交易市場·綠證交易市場·煤炭市場及其他能源供應(yīng)市場組成成員潛力評估·分布式電源發(fā)電能力和特性分析·各類型負(fù)荷需求響應(yīng)潛力評估·各類型儲能裝置充放電容量與能力·各成員發(fā)用電特性擬合度評估地區(qū)電網(wǎng)情況評估·電力供需與發(fā)展情況分析·電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與建設(shè)分析·分布式電源補貼政策·各行業(yè)目錄電價·峰谷電價、尖峰電價虛擬發(fā)電廠所具有的發(fā)電能力、需求響應(yīng)能力和可調(diào)節(jié)能力,取決于其組建時期的成員組成結(jié)構(gòu)及其所在地區(qū)電網(wǎng)情況、電力市場和電價機(jī)制。電力市場與售電政策·電力市場改革進(jìn)程·售電開放政策·市場競爭評估·市場預(yù)研分析·市場價格走勢預(yù)測1、

虛擬發(fā)電廠組建規(guī)劃技術(shù)PETRI2、

源-荷-儲發(fā)用電特性榫合度

PETRIS=2

(ZEP{-L)2m負(fù)荷用電特性建?!ご笮凸I(yè)用電負(fù)荷·商業(yè)用電負(fù)荷·居民用戶負(fù)荷·時序特性·波動特性·集中式儲能電站·分布式儲能裝置·電動汽車移動式儲能

·快速儲能與慢速儲能分布式電源發(fā)電特性建?!ぐl(fā)電時序特性·發(fā)電波動特性·發(fā)電特性擬合度儲能充放電特性建模榫合度約束條件多能系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃模型綜合需求響應(yīng)區(qū)域系統(tǒng)調(diào)度降低運行投資總成本協(xié)同優(yōu)化互動機(jī)制電力網(wǎng)絡(luò)約束

天然氣網(wǎng)絡(luò)約束儲能控制策略能量耦合模型對象:儲電、儲氣、儲熱儲能配置策略

儲能控制策略物理實體客觀智能本體

特征模型特性擬合特征約束

條件多能互補建模能源集線器模型能量潮流動態(tài)模型能量轉(zhuǎn)化機(jī)組模型3、

榫合度約束條件的多能協(xié)調(diào)規(guī)劃提高資源利用率減少棄風(fēng)棄光量提高系統(tǒng)可靠性PEFRI多維目標(biāo)函數(shù)經(jīng)濟(jì)性利用率可靠性總目標(biāo)莊反PEFRI目錄一、虛擬發(fā)電廠概述二、國外虛擬發(fā)電廠案例三、虛擬發(fā)電廠規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)四、虛擬發(fā)電廠運行關(guān)鍵技術(shù)五、虛擬發(fā)電廠參與電力市場機(jī)制六、總結(jié)與展望1、虛擬發(fā)電廠運行控制模式分散式控制信息中心PEFRI無控制中心分布式控制集中式控制控制中心>

分布式電源可調(diào)容量約束>

儲能裝置可調(diào)速率約束

>

多能源協(xié)調(diào)運行約束>

多時間尺度協(xié)調(diào)約束

>

電網(wǎng)運行約束>

節(jié)能減排約束>

運行成本、維護(hù)成本>

分布式電源發(fā)電隨機(jī)性>

用戶需求響應(yīng)不確定性

>

多智能體結(jié)構(gòu)>

多層主體結(jié)構(gòu)

確定目標(biāo)偏差量分布式優(yōu)化min

Efi(x)

<s.t.g(xi)≤0h(x?)=02、

虛擬發(fā)電廠優(yōu)化調(diào)度技術(shù)隨機(jī)優(yōu)化s.t.

((iminΣf;(xj)s.t.g(xj)≤0

h(xj)=0PETRI通信方式傳輸距離傳輸速率優(yōu)點局限性適用范圍有線通信光纖通信550m~100km最大10Mb/s傳輸距離長,速率快,抗干擾建設(shè)成本高大型工業(yè)用戶,電動汽車充電站電力線載波(PLC)1~3km2~3Mb/s傳輸距離長

建設(shè)成本低依賴于已有電力線路,抗干擾能力差居民小區(qū)電力用戶,

分布式電源以太無源光

網(wǎng)絡(luò)(EPON)20km1.25Gb/s傳輸速率快,

組網(wǎng)靈活初期投資高,

不易擴(kuò)散分布式電源,工業(yè)園區(qū),儲能電站無線通信全球微波接

入系統(tǒng)(WiMAX)1~5km>75Mb/s建設(shè)成本低,

覆蓋面積廣沒有廣泛應(yīng)用,

信號易受干擾移動的電動汽車ZigBee30~50m250kb/s功耗和成本低,容量比較大,安全性高傳輸速率低,

距離短居民小區(qū)電力用戶

分布式電源GPRS1~10km170kb/s傳輸距離遠(yuǎn),

成本低傳輸速率低,

安全性差電動汽車充電樁分布式電源通信技術(shù)是虛擬發(fā)電廠能夠組建并實現(xiàn)有效控制的技術(shù)基礎(chǔ),通信性能與控制

策略相互配合影響,決定了虛擬發(fā)電廠的運行效率和可調(diào)節(jié)速率等技術(shù)特征。3、虛擬發(fā)電廠通信技術(shù)PETRI變動輸入(輸出)

所需時間提前量最小零輸出(輸入)

量時間最小輸出(

輸入)

穩(wěn)定極限最大發(fā)電能力最大負(fù)荷電量最大儲能容量爬坡速率下坡速率啟動時間4.虛擬發(fā)電廠技術(shù)參數(shù)PETRI虛擬發(fā)電廠技術(shù)參數(shù)動態(tài)技術(shù)參數(shù)固定技術(shù)參數(shù)競爭優(yōu)勢商業(yè)用戶上業(yè)開居用書光優(yōu)

電單元風(fēng)方

電單元分布式

能源312311310301300302-309305317

303

·可控310負(fù)荷做星燃?xì)廨啓C(jī)336326有效控制充電站電力線路虛擬發(fā)電企業(yè)通信線23333:速度可調(diào)容量可調(diào)

可控速率

反應(yīng)迅速機(jī)制靈活適應(yīng)性強優(yōu)勢5.虛擬發(fā)電廠控制目標(biāo)PEFRI338電網(wǎng)石

日虛擬發(fā)電

企業(yè)3os3231931533130407PEFRI目錄一、虛擬發(fā)電廠概述二、國外虛擬發(fā)電廠案例三、虛擬發(fā)電廠規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)四、虛擬發(fā)電廠運行關(guān)鍵技術(shù)五、虛擬發(fā)電廠參與電力市場機(jī)制六、總結(jié)與展望直接負(fù)荷控制可中斷服務(wù)緊急需求響應(yīng)備電用量<

需求側(cè)競價備用輔助服務(wù)(容量計劃)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度月度

劃實時電價(RTP)動態(tài)定價機(jī)制,更新周期可達(dá)到

1小時或更短。將零售側(cè)的價格與電力批發(fā)市場

的出清電價聯(lián)動分時電價(TOU)有效反映電力系統(tǒng)不同時段供電成本差別,如峰

谷電價、季節(jié)電

價和豐枯電價尖峰電價(CPP)在分時電價上疊加尖峰費率形成。在

尖峰時段執(zhí)行尖峰

費率,在非尖峰時

段執(zhí)行分時電價<

15m

n超短期經(jīng)濟(jì)

調(diào)度虛擬發(fā)電廠參與需求響應(yīng)機(jī)制年度

劃PETRI基于價格基于激勵電力規(guī)劃

電力市場的機(jī)制

PETRI電力市場即指以電力及其相關(guān)服務(wù)作為商品競爭的市場,是

電能生產(chǎn)者和使用者通過協(xié)商、競價等方式就電能及其相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行交易,通過市場競爭確定價格和數(shù)量的機(jī)制。交易品種年前月

日前

實時雙邊交易發(fā)電權(quán)交易時間交易結(jié)束日前電能量市場實時電能量市場日前輔助

服務(wù)市場年度電力市場月度電力市場日前輔助

服務(wù)電量結(jié)算1、

與頻率穩(wěn)定相關(guān)的服務(wù)。包括調(diào)速控制、自動發(fā)電控制、有功備用服務(wù)(旋轉(zhuǎn)備用和非旋轉(zhuǎn)備用)

2、

與電壓穩(wěn)定相關(guān)的服務(wù)。主要指無功支持和電壓控制。3、

與暫態(tài)穩(wěn)定相關(guān)的服務(wù)。包括甩負(fù)荷及自動解列PSS穩(wěn)定控制等服務(wù)。4、其他類型的輔助服務(wù)。如黑啟動服務(wù)和電能質(zhì)量服務(wù)。電力市場輔助服務(wù)是指為維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運

行或恢復(fù)系統(tǒng)安全,以及為保證電能供應(yīng),滿足電壓、

頻率質(zhì)量等要求所需要的一系列服務(wù)。概念電力市場輔助服務(wù)PEFRI類型發(fā)電商G(Generator)參與市場進(jìn)行出售。將自然界蘊藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠,并將電能發(fā)電經(jīng)紀(jì)商PM(PowerMarketer)電力交易中心PX(PowerExchange)提供一個電能交易的場所。輔助服務(wù)供應(yīng)商AS(Ancillary力系統(tǒng)安全運行。ServiceProvider)

提供輸電系統(tǒng)支持服務(wù)以保證電電網(wǎng)擁有者GC(Grid

Company)

提供傳輸電能的服務(wù),并且收取一定的過網(wǎng)費用。配電商D(Distribution

Service

Provider)

擁有并管理自己的電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,提供

配電服務(wù),經(jīng)核準(zhǔn)可從事電力購售業(yè)務(wù)的電力企業(yè)計劃協(xié)調(diào)者SC(Scheduling遵從PX的規(guī)則。獨立系統(tǒng)操作員ISO(Independent

System

Operator)

對電力系統(tǒng)進(jìn)行操作并對所有輸電系統(tǒng)用戶提供服務(wù)。零售商R(Retail

ServiceProvide)

從電力市場購電并直接向用戶零售電力的企業(yè)。電力市場中的成員主體:Coordinator)

職能是把供求雙方撮合在一起,而不必PETRI◆電力體制一體化模式◆電力市場批發(fā)競爭模式◆電力零售市場模式

PETRI電力市場運營模式電力體制一體化模式PETRI自有電廠

表電網(wǎng)公司

(單一買方)獨立發(fā)電商.獨立發(fā)電商虛擬發(fā)電廠配電公司電力市場批發(fā)競爭模式負(fù)荷聚合商中小用戶PETRI輔助服務(wù)提供商輸電系統(tǒng)批發(fā)市場獨立發(fā)電商獨立發(fā)電商獨立發(fā)電商獨立發(fā)電商配電公司配電公司中小用戶大用戶大用戶獨立發(fā)電商

獨立發(fā)電商輸電系統(tǒng)

批發(fā)市場電力市場零售競爭模式配電公司零售商電力零售市場獨立發(fā)電商輔助服務(wù)提供商零售商負(fù)荷聚合商智能樓宇

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虛擬發(fā)電廠仿真平臺般負(fù)荷燃?xì)廨啓C(jī)風(fēng)機(jī)蓄!(源信第撲鏈接PETRIJ2

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分布

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優(yōu)化計算虛擬發(fā)電廠物理

信息

融合

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證電力分析計算軟件包不確定分布式

單元隨機(jī)建模電動汽車

負(fù)

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微分

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液音)電網(wǎng)分析計算歷史數(shù)據(jù)庫電

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智能本體知識庫數(shù)據(jù)源雙邊和約

市場規(guī)則年度電量

市場規(guī)則月度交易

市場規(guī)

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