<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">EE</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">EE</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">EE</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Energy Engineering</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1546-0118</issn>
<issn pub-type="ppub">0199-8595</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">28500</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/ee.2023.028500</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Electricity-Carbon Interactive Optimal Dispatch of Multi-Virtual Power Plant Considering Integrated Demand Response</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Electricity-Carbon Interactive Optimal Dispatch of Multi-Virtual Power Plant Considering Integrated Demand Response</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Electricity-Carbon Interactive Optimal Dispatch of Multi-Virtual Power Plant Considering Integrated Demand Response</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Su</surname><given-names>Shiwei</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Hu</surname><given-names>Guangyong</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Li</surname><given-names>Xianghua</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Li</surname><given-names>Xin</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Xiong</surname><given-names>Wei</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><email>alexece867@163.com</email></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Hubei Provincial Key Laboratory of Operation and Control of Cascade Hydropower Station, China Three Gorges University</institution>, <addr-line>Yichang, 443002</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>College of Electrical Engineering &#x0026; New Energy, China Three Gorges University</institution>, <addr-line>Yichang, 443002</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>China Yangtze Power Co., Ltd.</institution>, <addr-line>Yichang, 443022</addr-line>, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Wei Xiong. Email: <email>alexece867@163.com</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2023</year></pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic"><day>28</day>
<month>9</month>
<year>2023</year></pub-date>
<volume>120</volume>
<issue>10</issue>
<fpage>2343</fpage>
<lpage>2368</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>21</day>
<month>12</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>06</day>
<month>4</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2023 Su et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Su et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_EE_28500.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>As new power systems and dual carbon policies develop, virtual power plant cluster (VPPC) provides another reliable way to promote the efficient utilization of energy and solve environmental pollution problems. To solve the coordinated optimal operation and low-carbon economic operation problem in multi-virtual power plant, a multi-virtual power plant (VPP) electricity-carbon interaction optimal scheduling model considering integrated demand response (IDR) is proposed. Firstly, a multi-VPP electricity-carbon interaction framework is established. The interaction of electric energy and carbon quotas can realize energy complementarity, reduce energy waste and promote low-carbon operation. Secondly, in order to coordinate the multiple types of energy and load in VPPC to further achieve low-carbon operation, the IDR mechanism based on the user comprehensive satisfaction (UCS) of electricity, heat as well as hydrogen is designed, which can effectively maintain the UCS in the cluster within a relatively high range. Finally, the unit output scheme is formulated to minimize the total cost of VPPC and the model is solved using the CPLEX solver. The simulation results show that the proposed method effectively promotes the coordinated operation among multi-VPP, increases the consumption rate of renewable energy sources and the economics of VPPC and reduces carbon emissions.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Virtual power plant cluster</kwd>
<kwd>carbon quota interaction</kwd>
<kwd>electricity interaction</kwd>
<kwd>integrated demand response</kwd>
<kwd>user comprehensive satisfaction</kwd>
<kwd>coordinated optimal operation</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>National Natural Science Foundation of China (NSFC)</funding-source>
<award-id>52107107</award-id>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Decarbonization, especially for the power sector, is key to achieving net zero emissions as around 40% of global carbon emissions are closely linked to power generation activities. To reach the &#x201C;3060&#x201D; dual carbon target, China is striving to decrease the construction and generation of coal-fired units while expanding the development of renewable energy sources such as wind turbines (WT) and photovoltaic (PV). Against the background of global energy shortage and severe environmental pollution, the development of WT, PV and other new energy is of great importance to promote a low-carbon cycle economy and increase the share of non-fossil energy consumed [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. In recent years, the growth of distributed energy resources especially WT and PV has been particularly rapid [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. However, due to its strong volatility and randomness characteristics, connecting these resources to the power grid will result in severe consequences of abandoning WT and PV. The virtual power plant (VPP) can solve the above problems effectively. VPP can aggregate various distributed energy sources in different regions, such as WT, PV, energy storage systems and controllable loads, into a whole to achieve complementarity of resources, which can promote the consumption of WT and PV and further achieve decarbonization [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>].</p>
<p>However, when VPP operates independently, this operation mode will still lead to insufficient consumption of new energy, high operating costs and carbon emissions [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Moreover, due to the relatively limited energy supply methods, with the increase of aggregated units, the energy supply pressure of VPP will also increase. With the expansion of clean energy, the growing demand for low-carbon economic operation and the development of the energy internet, the research trend has switched from single VPP to multi-VPP. Virtual Power Plant Cluster (VPPC) is a collection of geographically scattered VPPs, which may achieve cooperative operation and energy optimal scheduling. It can also enhance the operating efficiency and reliability of the system. Moreover, each member in VPPC can interact with electric energy and other forms of energy, allowing the system as a whole to realize the complementarity and maximum utilization of resources among VPPs. Thus, it is also conducive to energy saving and low-carbon operation of the system. The advantages of multi-VPP joint operation compared to single VPP operation can be summarised as follows [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>]: (1) each VPP in VPPC contains distributed generations and loads with diverse characteristics. Joint operations allow more distributed generations to be absorbed over a wider space and time range. (2) the energy interaction of VPPC is the physical condition for the formation of VPPC and the benefits of cooperative operation will be greater than the sum of the benefits of each VPP operating independently, which is the economic basis for the existence of VPPC and an important means to promote the development of VPP; (3) each member in VPPC can participate in the electric energy and other energy interaction. Through coordinating the joint scheduling of VPPs, the utilization rate of clean energy can be improved, the power of coal-fired units and other carbon-emitting generating units can be reduced and the low-carbon and economic efficiency of VPPC can be improved.</p>
<p>In the research of multi-VPP, the existing research has achieved some achievements. In reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>], a multi-VPP power interaction model was proposed, in which due to the sharing of electric energy among VPPs, the power interaction between VPP and the grid was effectively reduced. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] put forward the collaborative scheduling method, in which the power sharing among multi-VPP and electric demand response are considered. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] proposed a dispatch model for multi-regional VPP electric energy and thermal energy interaction, which realized the coordination and scheduling of VPP electric energy and thermal energy in different regions, enhancing the utilization efficiency of renewable energy and reducing the total operating cost. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] mainly studied the optimal scheduling of two VPPs and considered electric demand response. In view of the severity of carbon emissions and the necessity of carbon reduction, the carbon trading mechanism was introduced in the multi-VPP in reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>], which effectively controlled carbon emissions while ensuring the economical operation of the system. According to the analysis of the literature on the optimal operation of multi-VPP, we can find that the majority of the research focuses on the impact of the sharing of electric energy or thermal energy on multi-VPP operation. Furthermore, part of the literature explores the impact of the carbon trading mechanism on low-carbon economic aspects of multi-VPP. However, many studies explore energy sharing among VPPs and the binding effect of the carbon trading mechanism on carbon emissions, but few existing studies consider the impact of carbon quotas sharing on the scheduling of multi-VPP. The studies involving the carbon trading mechanism without the sharing of carbon quotas are unable to maximize the economics and decarbonization, and fail to facilitate the utilization and complementarity of resources. Indeed, carbon quota can also be regarded as a shared resource to take part in the scheduling of multi-VPP [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>]. Similar to power sharing among VPPs, sharing carbon quotas may help reduce the volume of carbon quotas purchased by VPP from the carbon market. Instead, VPP can obtain carbon quotas from other VPPs with excess carbon quotas to cover the deficit, which not only accomplishes the complementarity of resources and maximizes carbon quotas usage, but also promotes the low-carbon and economic operation of VPPC. As integrated energy systems and the energy internet gradually mature, the sharing of carbon quotas will certainly be recognized as a research priority in future work. As a result, it is imperative to explore the impact of carbon quota sharing on the scheduling of multi-VPP.</p>
<p>The most pressing issue of the day remains the reduction of carbon emissions. Consequently, low carbon is still a popular and significant topic. In the study of the low-carbon and economic dispatch of VPP, existing research mainly focuses on three aspects: source side, policy enforcement and load side. References [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>] considered carbon capture technologies at the source side as a means to reduce the concentration of CO<sub>2</sub> discharged into the atmosphere. Among them, reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] introduced carbon capture technologies in the combined heat and power unit (CHP), which reduced a large number of carbon emissions generated by the CHP due to power determined by heat while improving the economics of VPP. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] further considered power-to-gas (P2G) facilities based on the CHP aggregated carbon capture systems, which can utilize the CO<sub>2</sub> captured by the carbon capture power plant (CCPP) as a raw material. The natural gas produced by P2G facilities can also be used as supplementary fuel for gas turbines (GT). Therefore, combining the two will have a greater carbon reduction effect [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>]. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>] considered VPP participation in carbon trading from a low-carbon policy perspective and analyzed the impact of the price of different carbon trading on carbon emissions. Simulation results showed that setting a reasonable carbon price can effectively contribute to CO<sub>2</sub> reduction. In reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>], the ladder-type carbon trading mechanism was introduced into VPP, which can limit carbon emissions more strictly and promote low-carbon operation compared with the traditional carbon trading mechanism. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>] studied the combined effect of carbon capture technologies and the carbon trading mechanism and analyzed their effect on carbon reduction. Based on the summary and analysis of the above literature, we can find that most of the energy consumption of CCPP is provided by a single unit such as GT or coal-fired unit, while new energy such as WT and PV are all used for supplying the grid. It may lead to a decrease in the grid-connected power of the CCPP during peak load periods and the curtailment of WT and PV. In fact, the electricity from WT and PV may be used to supply carbon capture systems in addition to being connected to the grid. It can reduce the power supplied to the carbon capture system from coal-fired units, further reducing the power of the unit and helping the system operate with a low carbon footprint. Therefore, it is also imperative to explore the effect of the combined operation of WT-PV-CCPP.</p>
<p>The aforementioned literature analyses the feasibility of carbon reduction on the source side and policy implementation and has made some progress. From the load side viewpoint, demand response can reduce carbon emissions by affecting the utilization and efficiency of coal-fired plants [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>]. It can help deeply explore the coordination capability between the source side and the load side by mobilizing load side resources, so that the load curve can be more closely matched to the energy characteristics of the source side. Thus, the output power of carbon-emitting generating units can be decreased, which is beneficial to the economics and low-carbon operation of the system. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] put forward a multi-time scale VPP two-stage dispatch scheme considering power demand response. The simulation results showed that reducing peak load can directly limit carbon emissions. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>] conducted accurate and detailed modeling of the demand response of different loads. However, the above literature only analyzes the role of power demand response and the energy types are relatively single. Integrated demand response (IDR) can mobilize a variety of energy sources, including electricity, heat and hydrogen, and is superior to traditional demand response in terms of energy scope and modifiability [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>]. In references [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>], the demand response of electric and heat loads was considered, and the impact of the combined function of electricity and heat on the economics of the system was evaluated. In references [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>], alternative demand response was taken into account, which means that different energy sources such as electricity, gas, heat and cold can be substituted for each other, further improving energy utilization efficiency. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>] constructed an IDR model for heat, electricity and gas and compared the effect of traditional demand response with IDR on carbon reduction. When users are guided to participate in demand response, they have to make adjustments in energy habits, including time of energy use and ways of energy use, which will undoubtedly affect their energy satisfaction. The indicators of user satisfaction are directly correlated with the degree of user comfort and satisfaction. However, the above literature does not consider the level of user satisfaction due to the load adjustment. Thus, the user satisfaction indicator is an important consideration in the scheduling process. The comparison between this article and other existing literature contributions is shown in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Comparison of related work</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>References</th>
<th>VPP number</th>
<th>CCPP</th>
<th>Carbon trading</th>
<th>Demand response</th>
<th>UCS</th>
<th>Energy form</th>
<th>Energy sharing</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]</td>
<td>Three</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>Electricity</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]</td>
<td>Three</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>Electricity</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]</td>
<td>Three</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity;<break/>thermal</td>
<td>Electricity;<break/>thermal</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>]</td>
<td>Two</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>Electricity</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>]</td>
<td>Three</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity;<break/>thermal; gas</td>
<td>Electricity</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]</td>
<td>One</td>
<td>Conventional CCPP</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>]</td>
<td>One</td>
<td>Conventional CCPP</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]</td>
<td>One</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity</td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>[<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]</td>
<td>One</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity; thermal; gas</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>Electricity;<break/>thermal; gas</td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>This paper</td>
<td>Three</td>
<td>WT-PV-CCPP</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>Electricity; thermal; hydrogen</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>Electricity; thermal; hydrogen</td>
<td>Electricity; carbon quota</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Motivated by the abovementioned research gap, this paper focuses on the low-carbon economic operation and the interaction of electric energy and carbon quota of VPPC. The main contributions of this paper are as follows:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>Constructing a multi-VPP electricity-carbon interaction framework to solve the coordinated optimal operation problem among VPPs. The sharing of power and carbon quotas can realize energy complementarity, reduce energy waste and promote the low-carbon operation of VPPC.</p></list-item>
<list-item>
<p>Aiming at the inadequacy of conventional CCPP in carbon emissions reduction, this paper considers that WT and PV can provide energy for carbon capture systems and establishes a framework for coordinated dispatch of WT-PV-CCPP.</p></list-item>
<list-item>
<p>To further coordinate multiple types of energy and loads and promote the low-carbon operation of VPPC, an IDR mechanism based on the UCS of electricity, heat, and hydrogen is established.</p></list-item>
</list></p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Multi-VPP Electricity-Carbon Interaction Framework</title>
<p>Different VPPs have their own characteristics. Limited by power transmission, the grid-connected power of VPP is inadequate, which results in energy waste and more carbon emissions. To solve the coordinated optimal operation problem in multi-VPP, the multi-VPP electricity-carbon interaction framework is established, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Multi-VPP electricity-carbon interaction framework</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>Compared with a single VPP, multi-VPP electricity interaction can comprehensively coordinate the unit output in each VPP, realize the power complementarity among VPPs and thus minimize the total cost of VPPC. Multi-VPP carbon quota interaction can further constrain the output of carbon-emitting generating units in VPP while maximizing the utilization of carbon quotas to reduce the cost of carbon trading. As a result, to make full use of electric energy and carbon quotas and make VPP more cost-effective, this paper comprehensively considers the interaction of electric energy and carbon quotas among multi-VPP.</p>
<p>Each VPP possesses an energy management system (EMS). Every transaction entity realizes the exchange of transaction information and the communication of scheduling instructions through EMS [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>]. When VPPs are in operation, EMS first will receive unit information, including market electricity price, the output power of renewable energy and load. Next, EMS will transmit the received information to the centralized control center (CCC), which analyzes the information, formulates an optimal scheduling scheme and issues dispatch commands to EMS [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]. Finally, the interaction of electric energy and carbon quotas is accomplished according to dispatch commands. When the real-time power of one VPP is insufficient and that of the other VPP is excessive, the two VPPs can accomplish power trading through power transfer and complementarity. VPP will first meet the demands of its load. Then, surplus electricity can be supplied to other VPPs or sold to the grid. The trading model can also be applied to the interaction of carbon quotas among VPPs.</p>
<p>This paper considers three types of VPPs, of which VPP<sub>A</sub> is a heavy-load VPP, aggregating PV, GT, power-to-hydrogen device, electric energy storage and hydrogen tank. VPP<sub>B</sub> with rich new energy aggregates WT, PV, electric boiler, electric and thermal energy storage. VPP<sub>C</sub> is a balanced VPP that aggregates WT, PV, GT, carbon capture devices, and electric energy storage. When the load demand of VPP is too high and its energy is inadequate to meet the load demand, this VPP can obtain electric energy from other VPPs. When the carbon emission of VPP is less than the carbon quota allocated, the remaining emission quotas can be supplied to VPP with inadequate quotas.</p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Multi-VPP Interaction of Electricity</title>
<p>The interaction of electric energy provides a new energy source for VPP, which improves the reliability of the energy supply and realizes energy complementarity. Moreover, it also decreases the power of carbon-emitting generating units. The VPP electricity interaction can be expressed as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denotes the power transmitted to VPP<sub><italic>j</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denotes the power output from VPP<sub><italic>i</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denotes the power loss.</p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Multi-VPP Interaction of Carbon Quotas</title>
<p><disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>VPP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>P</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>P</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>VPP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denotes the carbon trading volumes of VPP<sub><italic>i</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>P</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the actual carbon emissions of VPP<sub><italic>i</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the carbon emission quotas of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes the interactive carbon quotas between VPP<sub><italic>i</italic></sub> and VPP<sub><italic>j</italic></sub>. A positive value means that carbon quotas flow from VPP<sub><italic>i</italic></sub> to VPP<sub><italic>j</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the power generated by GT of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the carbon quota factor for electricity purchased by VPP<sub><italic>i</italic></sub> from the electricity market. <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the carbon quota factor for GT of VPP<sub><italic>i</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the amount of electricity purchased from the grid by VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the carbon emission factor for electricity purchased from the grid. <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the amount of CO<sub>2</sub> treated in the regeneration tower of VPP<sub><italic>i</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the amount of CO<sub>2</sub> produced per unit of GT.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Integrated Demand Response Model</title>
<p>Demand response means that users actively adjust their energy consumption behaviour under the guidance of price and policy incentives to shave peaks, fill valleys, smooth the load curve and increase system stability and economy. Conventional demand response can deeply exploit the coordination capability between the power supply and load sides. However, it only considers the electricity user and does not involve other energy forms, which has certain limitations. IDR can be extended to a wide range of energy sources such as electricity, heat and hydrogen, which can help to make the most of the demand side regulation potential. This paper considers transferable and interruptible loads, involving three load users of electricity, heat and hydrogen. Transferable loads enable space and time shifting of load, shifting peak to valley load. Interruptible loads can reduce the peak-regulating pressure on generation units by reducing peak loads [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>].</p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Electric and Hydrogen Load Demand Response</title>
<p>The shiftable load:</p>
<p><disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the maximum shiftable load of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> indicate whether the load is transferred to or from other times at time <italic>t</italic>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref> indicates that the load transfer is unidirectional for a certain period. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> shows that the total load power should remain unchanged before and after the load transfer.</p>
<p>The innterruptable load:</p>
<p><disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iLmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iLmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the maximum magnitude curtailment of the load of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the reduced load at time <italic>t</italic>.</p>
<p><disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are equivalent hydrogen and electric load at time <italic>t</italic>, respectively. <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the base hydrogen load and base electric load at time <italic>t</italic>, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>Heat Load Demand Response</title>
<p>In the paper, the building heat demand is regarded as the heat load. The transient heat balance equation of the building can be expressed by the following differential equation of temperature and heat power [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>].</p>
<p><disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>The external temperature can generally be considered a constant when solving the differential equation. The following equation can be obtained based on knowledge of first-order differential equations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>].</p>
<p><disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
<p>The expression for the heat load with respect to temperature can be obtained by simplifying <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">Eq. (9)</xref>, as follows:<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the heat load at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are internal temperature and external temperature at time <italic>t</italic>, respectively. <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the comprehensive heat transfer efficiency. <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mi>V</mml:mi></mml:math></inline-formula> are surface area and volume of the building, respectively. <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are specific heat capacity and air density of indoor air, respectively.</p>
<p>Similar to electric load demand response, heat load demand response can also achieve the purpose of time and space transfer and interruption. This paper also considers transferable heat loads and interruptible heat loads, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>IL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>IL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>IL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>IL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the interruptible heat load of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>IL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the maximum interruptible heat load of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>.</p>
</sec>
<sec id="s3_3">
<label>3.3</label>
<title>User Comprehensive Satisfaction</title>
<p>Under the guidance of policy incentives, users can appropriately interrupt and transfer loads to obtain corresponding economic benefits [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]. But it should be noted that excessively regulating load may affect the user comprehensive satisfaction (UCS) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>]. Inspired by the literature [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>], to fully measure the impact of IDR on user experience, this paper comprehensively considers the UCS of electric, heat and hydrogen load. The model is as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>UCS</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>load</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>UCS</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> indicates the degree of UCS. The larger the load change, the more the user actively adjusts his energy use behaviour, that is, the larger <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>UCS</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the lower the user satisfaction will be.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Multi-VPP Electricity-Carbon Interaction Scheduling Model</title>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Aggregation Unit Model</title>
<sec id="s4_1_1">
<label>4.1.1</label>
<title>WT-PV-CCPP Model</title>
<p>This paper considers that WT, PV and GT can simultaneously provide energy for carbon capture systems. The output and operating energy consumption of the CCPP can be expressed as follows:<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GN</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>OP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GN</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the actual output of the CCPP. <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the total energy consumption of the CCPP, including fixed energy consumption <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and operational energy consumption <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>OP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. By combining WT and PV generation with a carbon capture unit, part of the output of the WT and PV can be used as the operating energy of the carbon capture system, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>OP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>wc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>vc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>wc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>vc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are WT and PV output power supplied to carbon capture energy consumption respectively. <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the power consumption required to process a unit of CO<sub>2</sub>. <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the amount of CO<sub>2</sub> processed in the regeneration tower. <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the actual carbon emission of the GT. <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the amount of CO<sub>2</sub> produced per unit of GT.</p>
<p>In addition to WT and PV supplying the carbon capture system, the residual electricity can still be sold to the external grid by VPP, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>vc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>vw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>wc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ww</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>vw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ww</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the grid-connected power of PV and WT.</p>
<p>WT, PV and GT are required to meet maximum output constraints:</p>
<p><disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ppw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ppv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gmin</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gmin</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the technical minimum and maximum values of GT output, respectively.</p>
<p>In addition, the GT is required to meet the constraint of the ramp rate, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ramp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ramp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ramp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the ramping-up power of GT.</p>
</sec>
<sec id="s4_1_2">
<label>4.1.2</label>
<title>Electric Boiler Model</title>
<p><disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the power consumption of the electric boiler of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the maximum power of the electric boiler. <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the thermal power produced by the electric boiler of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the electro-heat conversion rate.</p>
</sec>
<sec id="s4_1_3">
<label>4.1.3</label>
<title>Energy Storage Model</title>
<p>This paper considers electrical energy storage units, thermal energy storage units and hydrogen storage tanks. Since the three energy storage device models are similar, a general model of the three is established, as follows:<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>e</italic>, <italic>h</italic> and <italic>q</italic> are alternate symbols for electricity, heat and hydrogen, respectively. <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the energy storage capacity of <italic>n</italic> energy storage in VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the charging and discharging efficiency of <italic>n</italic> energy storage, respectively. <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the charging and discharging power of <italic>n</italic> energy storage system in VPP<sub><italic>i</italic></sub>, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4_1_4">
<label>4.1.4</label>
<title>Power-to-Hydrogen Model</title>
<p>The electro-hydrogen reaction is carried out in an electrolyzer and the hydrogen energy generated can be supplied to the hydrogen load or stored in a hydrogen storage tank. The power-to-hydrogen equipment has good chemical stability for a small park virtual power plant. The conversion efficiency can be approximated as a quadratic function of the nominal value of the input electrical power. The power-to-hydrogen model is as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the hydrogen energy produced by the electrolyzer at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the electrical energy consumed by the electrolyzer at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the efficiency of electro-hydrogen conversion. <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the minimum and rated power input to the electrolyzer, respectively. <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the ramping-up power of the electrolyzer. <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are conversion efficiency factors.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Objective Function</title>
<sec id="s4_2_1">
<label>4.2.1</label>
<title>Multi-VPP Electricity-Carbon Interaction Model Objective Function</title>
<p><disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>Min</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>fuel</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>DR</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>cut</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>fuel</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the fuel cost of GT. <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the cost of carbon trading. <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the cost of electricity market trading. <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>DR</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the cost of demand response. <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>cut</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the cost of abandoned WT and PV. <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denotes the cost of energy storage maintenance. <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represents the loss cost of VPP electrical energy interaction. <italic>T</italic> represents a dispatch cycle.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_2">
<label>4.2.2</label>
<title>The Fuel Cost of GT</title>
<p><disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>fuel</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the price per unit volume of natural gas. <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the output power of GT. <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the gas-electric conversion efficiency. <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the calorific value of natural gas.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_3">
<label>4.2.3</label>
<title>The Cost of Electricity Market Trading</title>
<p><disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the price of electricity purchased and sold at time <italic>t</italic>, respectively. <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the amount of electricity sold to the grid by VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the amount of electricity purchased by VPP<sub><italic>i</italic></sub> from the grid at time <italic>t</italic>.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_4">
<label>4.2.4</label>
<title>The Cost of Demand Response</title>
<p><disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>DR</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sf</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sf</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfl</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sfq</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>iL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sf</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the cost of interrupting load and shifting load, respectively. <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are cost factors for interrupted load and transferred load, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_5">
<label>4.2.5</label>
<title>The Cost of Energy Storage Maintenance</title>
<p><disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>es</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>hs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>hsd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>hsc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>qs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>qsd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>qsc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the total maintenance cost of energy storage. <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the operation and maintenance costs of electricity, heat and hydrogen at time <italic>t</italic>, respectively. <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>es</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>hs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>qs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the maintenance cost coefficients per unit power of electricity, heat and hydrogen, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_6">
<label>4.2.6</label>
<title>The Cost of Carbon Trading</title>
<p><disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>VPP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the price of carbon trading. <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>VPP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the amount of carbon traded by VPP<sub><italic>i</italic></sub>.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_7">
<label>4.2.7</label>
<title>The Cost of Abandoned WT and PV</title>
<p><disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>cut</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ppv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ppw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the cost coefficent of abandoned PV and WT. <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ppv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ppw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the predicted values of PV and wind power output, respectively. <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pv</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>pw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the actual PV and WT consumed, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_8">
<label>4.2.8</label>
<title>The Loss Cost of Power Interaction</title>
<p><disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loss</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the price of electrical energy loss.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Constraints</title>
<sec id="s4_3_1">
<label>4.3.1</label>
<title>Power Balance Constraints</title>
<p>Electric power balance constraint:</p>
<p><disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgs</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>vw</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ww</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GN</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Heat power balance constraint:</p>
<p><disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
<p>Hydrogen power balance constraint:</p>
<p><disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>loads</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s4_3_2">
<label>4.3.2</label>
<title>Energy Storage Constraints</title>
<p><disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the minimum and maximum energy storage capacity of <italic>n</italic> energy of VPP<sub><italic>i</italic></sub>, respectively. <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the energy storage capacity of <italic>n</italic> energy of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the charging and discharging power of <italic>n</italic> energy of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>, respectively. <inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the state of charging and discharging of <italic>n</italic> energy of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>, respectively. <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are maximum values of charging and discharging power of <italic>n</italic> energy of VPP<sub><italic>i</italic></sub> at time <italic>t</italic>, respectively. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">Eq. (33)</xref> represents that the energy storage capacity of the start and end remains unchanged. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">Eq. (34)</xref> represents that energy storage cannot be charged and discharged simultaneously.</p>
</sec>
<sec id="s4_3_3">
<label>4.3.3</label>
<title>Power Interaction Constraint between VPPs</title>
<p><disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>lmit</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>lmit</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the output power from VPP<sub><italic>i</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the power transmitted to VPP<sub><italic>j</italic></sub>. <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes whether VPP<sub><italic>i</italic></sub> supplies power to VPP<sub><italic>j</italic></sub> at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>lmit</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the limit of power transmission between VPP<sub><italic>i</italic></sub> and VPP<sub><italic>j</italic></sub>.</p>
</sec>
<sec id="s4_3_4">
<label>4.3.4</label>
<title>Carbon Quotas Constraint between VPPs</title>
<p><disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the maximum interactive carbon quotas. <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the interactive carbon quota between VPP<sub><italic>i</italic></sub> and VPP<sub><italic>j</italic></sub>.</p>
</sec>
<sec id="s4_3_5">
<label>4.3.5</label>
<title>Transmission Power Constraints with the Grid</title>
<p><disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgbmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sell</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgsmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgb</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the electricity purchased from the grid at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>sell</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the electricity sold by VPP at time <italic>t</italic>. <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgbmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgsmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the maximum power purchased and sold, respectively.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Case Study</title>
<sec id="s5_1">
<label>5.1</label>
<title>Basic Date</title>
<p>In this case study, VPPC contains three types of VPP, namely VPP<sub>A</sub>, VPP<sub>B</sub> and VPP<sub>C</sub>. VPP<sub>A</sub> is a load-type VPP. VPP<sub>B</sub> is an energy-type VPP. VPP<sub>C</sub> is a balanced VPP with carbon capture devices. The time-of-use (TOU) tariffs are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>. The equipment parameters of VPPC are shown in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref>. The base data for WT output, PV output, electric load, thermal load and hydrogen load are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>. The relevant parameters of heat load can be referred to [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>]. The maximum interruptible electric, heat and hydrogen load are 50, 20 and 20 kW, respectively. The maximum shiftable electric, heat and hydrogen load are 50, 20 and 30 kW, respectively. The model was constructed in MATLAB and solved using the CPLEX solver version 12.9. CPLEX is regarded as a well-known commercial solver to solve mathematics and engineering problems with accurate solving capability and fast computation times. In terms of problem type, CPLEX can choose different methods. For example, CPLEX can use the primal simplex or dual simplex to solve the linear and quadratic programs; It can also provide the branch and cut algorithm to solve the mixed integer programming model; It can use the Benders algorithm to solve the mixed-integer linear programs [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>]. Since this paper only considers three VPPs, which is not a large-scale problem, CPLEX is used to solve the proposed dispatch model, which can accurately obtain the optimal solution in a short time [<xref ref-type="bibr" rid="ref-37">37</xref>].</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>TOU tariffs</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-2.tif"/>
</fig><table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>Unit Parameters of VPPC</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameters</th>
<th>Value</th>
<th>Parameters</th>
<th>Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>90/100</td>
<td><inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ramp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kW/h)</td>
<td>200</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gmin</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>0/500</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>60</td>
<td><inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (&#x00A5;/m<sup>3</sup>)</td>
<td>3</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (kg/kW)</td>
<td>0.6/0.7</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>car</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (&#x00A5;/kg)</td>
<td>0.3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (kW/kg)</td>
<td>0.27</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>300</td>
<td><inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>EL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>100</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gt</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.35</td>
<td><inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgbmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>mgsmax</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>300/100</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>300</td>
<td><inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (kJ&#x2022;kg<sup>&#x2212;1</sup>&#x2022;&#x00B0;C<sup>&#x2212;1</sup>)</td>
<td>1.007</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.99</td>
<td><inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (kg/m<sup>3</sup>)</td>
<td>1.2</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>/<inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>esc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kW)</td>
<td>100</td>
<td><inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ess</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> (kWh)</td>
<td>300/200/240</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>The predicted power of VPP<sub>A</sub></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-3.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>The predicted power of VPP<sub>B</sub></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-4.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>The predicted power of VPP<sub>C</sub></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-5.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5_2">
<label>5.2</label>
<title>Result Analysis</title>
<sec id="s5_2_1">
<label>5.2.1</label>
<title>Comparison and Analysis of Different Scenarios</title>
<p>Five scenarios are shown in <xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref> to demonstrate the advantages of the multi-VPP electricity-carbon interaction model proposed in the paper, as follows:</p>
<table-wrap id="table-3">
<label>Table 3</label>
<caption>
<title>Scenario setting for different VPPC</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Scenarios</th>
<th>VPP electrical energy trading</th>
<th>VPP carbon quota trading</th>
<th>IDR</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x221A;</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x221A;</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x221A;</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x00D7;</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x221A;</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><xref ref-type="table" rid="table-4">Table 4</xref> shows the scheduling result of five scenarios. It can be seen that scenario 5 has the best economy, whereas scenario 1 has the worst economy. The total cost in scenario 2 is reduced by 1491.18 &#x00A5; compared to scenario 1, and the cost of carbon trading is reduced by 737.06 &#x00A5;. The power of abandoned WT and PV is reduced from 2333.02 kW in scenario 1 to 0 kW in scenario 2, and the income obtained from the electricity market is decreased by 292.26 &#x00A5;. The analysis shows that scenario 2 considering the power interaction among VPPs reduces the power of GT in VPP<sub>A</sub> and VPP<sub>C</sub>. The power supplied to VPP<sub>A</sub> and VPP<sub>C</sub> comes from the excessive WT and PV in VPP<sub>B</sub>. As a result, the remaining new energy in VPP<sub>B</sub> can be consumed. Moreover, the feed-in tariff for VPP<sub>B</sub> is decreased as a result of power interaction. Consequently, there is a slight reduction in electricity market revenue. To sum up, the power interaction among VPPs can effectively improve the consumption level of new energy, reduce the output power of GT and promote the low-carbon and economic operation of VPPC.</p>
<table-wrap id="table-4">
<label>Table 4</label>
<caption>
<title>Analysis of scheduling results under different scenarios</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Scenarios</th>
<th>VPPC total cost/&#x00A5;</th>
<th>Carbon trading cost/&#x00A5;</th>
<th>Carbon trading volume/kg</th>
<th>Electricity market cost/&#x00A5;</th>
<th>WT and PV power Abandoned/kW</th>
<th>VPP interactive power/kW</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>3663.21</td>
<td>1220.17</td>
<td>4068.36</td>
<td>&#x2212;2306.46</td>
<td>2333.02</td>
<td>0</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>2172.03</td>
<td>483.11</td>
<td>1610.61</td>
<td>&#x2212;2014.20</td>
<td>0</td>
<td>4141.90</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>3539.85</td>
<td>544.15</td>
<td>1818.13</td>
<td>&#x2212;2306.46</td>
<td>2333.02</td>
<td>0</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>2117.20</td>
<td>109.70</td>
<td>365.73</td>
<td>&#x2212;2014.20</td>
<td>0</td>
<td>4051.31</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>2081.42</td>
<td>65.35</td>
<td>217.81</td>
<td>&#x2212;2014.20</td>
<td>0</td>
<td>4127.28</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Compared with scenario 1, scenario 3, which considers the interaction of carbon quotas among VPPs, can effectively reduce the cost of carbon trading of VPPC, thus improving the economics of VPPC. The reason is that the carbon emission rights purchased by each VPP from the carbon market are reduced, the amount of CO<sub>2</sub> that VPPC participates in carbon trading is reduced and the total operating cost of VPPC is reduced through the interaction of carbon quotas among VPPs.</p>
<p>The total cost of VPPC in scenario 5 is improved by 1.70% and the cost of carbon trading is decreased by 40.45% compared to scenario 4. It shows that the IDR changes the energy habits of different types of users, making them fit the power supply characteristics as closely as possible and reducing the power of GT. Hence, the economics of VPPC is improved and carbon emissions are reduced.</p>
</sec>
<sec id="s5_2_2">
<label>5.2.2</label>
<title>Analysis of Multi-VPP Electricity-Carbon Interaction</title>
<p>VPP<sub>A</sub>, VPP<sub>B</sub>, and VPP<sub>C</sub> are interconnected via contact lines. Through the interaction of electrical energy and carbon quotas among VPPs, the economics of VPPC is improved. This section analyzes the power interaction and carbon quota interaction among VPPs, as follows:</p>
<p>The result of the multi-VPP electrical energy interaction is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>. It can be seen that during the entire dispatch period, the energy-type VPP<sub>B</sub> mainly transmits power to the load-type VPP<sub>A</sub>. During 9:00&#x2013;16:00 and 19:00&#x2013;21:00, VPP<sub>B</sub> supplies part of the power to the balanced VPP<sub>C</sub>. However, there is no electrical energy interaction during the rest of the time, and VPP<sub>C</sub> only transmits a small amount of electrical energy to the load-type VPP<sub>A</sub> at night. It shows that the renewable energy of VPP<sub>B</sub> is relatively abundant and its load demand is low. After meeting the load demand, the power of new energy is still available. Conversely, the load demand of VPP<sub>A</sub> is high and the renewable energy supply is insufficient. To reduce the total operating cost of VPPC, VPP<sub>B</sub> will choose to transfer the remaining power to VPP<sub>A</sub>, reducing the output of its GT. VPP<sub>C</sub> can meet its load demands at most times while maintaining the operating economics. However, at peak load times, it reduces the output of GT to improve the economics of the cluster through the power transmission of VPP<sub>B</sub>. In addition, the power of VPP<sub>B</sub> is supplied to the rest of VPP, which enhances its ability to absorb renewable energy and effectively decreases the penalty cost caused by the abandonment of WT and PV. It can be seen that the power complementarity among VPPs is effectively realized and the economics of VPPC is improved through the power interaction among the three VPPs.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Multi-VPP electrical energy interaction</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-6.tif"/>
</fig>
<p>The interaction result of carbon quotas among multi-VPP is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>. It can be seen that there is no carbon quota interaction between VPP<sub>B</sub> and other VPPs, and VPP<sub>C</sub> provides carbon quotas to VPP<sub>A</sub> in most periods. The reason is that new energy is sufficient in VPP<sub>B</sub> and the GT is not aggregated in VPP<sub>B</sub> that only sells electricity to the grid. As a result, VPP<sub>B</sub> will not generate CO<sub>2</sub> during operation nor interact with the other two VPPs for carbon quotas. The carbon quota will be transferred from VPP<sub>C</sub> to VPP<sub>A</sub> because a carbon capture device aggregated in VPP<sub>C</sub> can capture a certain amount of CO<sub>2</sub>, resulting in a residual of the allocated carbon quotas. VPP<sub>C</sub> will provide the remaining carbon emission rights to VPP<sub>A</sub> with insufficient quotas, thereby reducing the cost of purchasing carbon quotas from the carbon market.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Interaction results of carbon quotas among multi-VPP</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-7.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5_2_3">
<label>5.2.3</label>
<title>Analysis of Characteristics of IDR for Electric-Heat-Hydrogen Load</title>
<p>Demand response can change and smooth the load curve of users through incentives and policies to make it fit the power output characteristics, reducing the output power of GT and further improving the operating economics of VPPC. This section analyzes the impact of IDR on VPPC operation according to the change of load curve before and after demand response.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-10">10</xref> compare the before and after results for the VPPC electric, heat and hydrogen load demand response. It can be seen that the hydrogen load of VPP<sub>A</sub> and the heat load of VPP<sub>B</sub> shift towards the middle period, while the electric load of VPP<sub>C</sub> moves to the sides. Combined with <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, it can be seen that VPP<sub>B</sub> transmits electrical power to VPP<sub>A</sub> at night, which indicates that the energy supply of VPP<sub>A</sub> is under pressure at that time, and VPP<sub>A</sub> will relieve the pressure on the system by shifting part of the load into the middle period. Meantime, to ensure the economical operation of the system, VPP<sub>B</sub> will transmit as much power as possible to VPP<sub>A</sub>, appropriately reducing its load at night and moving it into the middle period. Moreover, from 10:00 to 16:00, VPP<sub>B</sub> transmits part of its power to VPP<sub>C</sub>, indicating that VPP<sub>C</sub> is under a heavy energy supply burden during this period. Thus, VPP<sub>C</sub> chooses to move some of the power out to reduce the load demand during this time.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>The result of hydrogen load demand response of VPP<sub>A</sub></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-8.tif"/>
</fig><fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>The result of heat load demand response of VPP<sub>B</sub></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-9.tif"/>
</fig><fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>The result of the electric load demand response of VPP<sub>C</sub></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-10.tif"/>
</fig>
<p>The variation curve of UCS with time in the dispatch period is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. 11</xref>. It can be seen that VPPC chooses to reduce its satisfaction of energy consumption by interrupting part of the load to relieve the pressure on the energy supply. From 18:00 to 21:00, the UCS reaches the minimum, indicating that all interruptible loads participate in demand response to alleviate the pressure on the energy supply.</p>
<fig id="fig-11">
<label>Figure 11</label>
<caption>
<title>VPPC electricity-heat-hydrogen UCS curve</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-11.tif"/>
</fig>
<p>To further evaluate the impact of electricity-heat-hydrogen IDR on VPPC, 21 different electricity-heat-hydrogen IDR ratios are set to analyze the changes in the total cost of VPPC, carbon emissions and UCS. The simulation result is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-12">Fig. 12</xref>. The IDR proportion is adjusted in increments of 5%, starting from 0% and increasing to 100% of the preset load value sequentially.</p>
<fig id="fig-12">
<label>Figure 12</label>
<caption>
<title>The effect of different IDR ratios on VPPC</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-12.tif"/>
</fig>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-12">Fig. 12</xref>, as the proportion of IDR increases, the operating cost of VPPC gradually decreases, and the system&#x2019;s carbon emissions show a trend of first decreasing, then increasing and finally stabilizing. This is because the IDR changes the electricity consumption habits of the original customers, making the load distribution more in line with the power supply characteristics and reducing the output of GT. Thus, the total carbon emissions of VPPC gradually decrease. However, as the proportion of IDR increases consistently, VPPC will increase the output of GT appropriately and reduce the electricity purchased during peak hours to ensure economic operation, thus leading to increased carbon emissions. When the proportion of IDR reaches 25%, the carbon emissions of VPPC will level out.</p>
<p>To sum up, the proportion of IDR has an important impact on the operating cost and carbon emissions of VPPC. Thus, reasonably selecting the IDR ratio will help improve the economics and low-carbon performance of VPPC.</p>
<p>The value of UCS is an important indicator for evaluating the energy experience of users. The ratios of different demand responses are set to analyze the impact of different response levels on the UCS, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-13">Fig. 13</xref>. Note that the UCS here refers to the average value of UCS within a dispatch cycle.</p>
<fig id="fig-13">
<label>Figure 13</label>
<caption>
<title>The impact of the IDR ratio on UCS</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-13.tif"/>
</fig>
<p>It can be seen from <xref ref-type="fig" rid="fig-13">Fig. 13</xref> that as the proportion increases, the UCS shows an almost linear downward trend. The increase in the proportion of IDR reduces the energy supply pressure of VPPC. However, it reduces the comfort of users on the load side. According to <xref ref-type="fig" rid="fig-12">Figs. 12</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-13">13</xref>, it can be found that the UCS and the operating cost of VPPC are gamified.</p>
</sec>
<sec id="s5_2_4">
<label>5.2.4</label>
<title>Analysis of the Effectiveness of Different Types of Demand Response</title>
<p>To explore the impact of the different load responses on system operating costs, the volume of carbon trading and energy satisfaction, four scenarios are set up for comparison, as shown in <xref ref-type="table" rid="table-5">Table 5</xref>.</p>
<table-wrap id="table-5">
<label>Table 5</label>
<caption>
<title>Schemes of considering different types of demand response</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Scenarios</th>
<th>VPP<sub>A</sub> hydrogen load</th>
<th>VPP<sub>B</sub> heat load</th>
<th>VPP<sub>C</sub> electric load</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x00D7;</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x00D7;</td>
<td>&#x221A;</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x221A;</td>
<td>&#x221A;</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The impact of different demand responses on VPPC is shown in <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref>. Compared to scenarios 1 and 2, scenario 3 considering the electric load demand response of VPP<sub>C</sub> only can minimize the operating cost and carbon trading cost of VPPC while maintaining a high level of user satisfaction. Therefore, VPP<sub>C</sub> electrical load demand response has the greatest impact on the economic and low-carbon operation of VPPC. Compared with other scenarios, scenario 4 considers IDR, which reduces the cost of carbon trading and minimizes the operating cost, but the value of UCS is slightly reduced. It is because scenario 4 chooses to sacrifice user satisfaction to reduce the operating cost of VPPC.</p>
<table-wrap id="table-6">
<label>Table 6</label>
<caption>
<title>The impact of different demand responses on VPPC</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Scenarios</th>
<th>Operation cost/&#x00A5;</th>
<th>Carbon trading volumes/kg</th>
<th>UCS/%</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>2104.65</td>
<td>312.42</td>
<td>96.79</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>2114.32</td>
<td>322.31</td>
<td>97.54</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>2098.27</td>
<td>289.86</td>
<td>98.21</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>2081.42</td>
<td>217.81</td>
<td>92.82</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s5_2_5">
<label>5.2.5</label>
<title>Analysis of Operating Modes of Different CCPP</title>
<p>To prove the effectiveness of the new operation mode of WT-PV-CCPP proposed in the paper, two different operation modes are considered:</p>
<p>Case 1: Considering the operation mode of conventional CCPP</p>
<p>Case 2: Considering the new operation mode of WT-PV-CCPP</p>
<p>The results of VPPC operation in two cases are shown in <xref ref-type="table" rid="table-7">Table 7</xref>. Compared with case 1, the total operating cost and carbon trading cost of VPPC can be reduced effectively, and the UCS is increased in case 2. It is because WT and PV can provide energy for CCPP, reducing the amount of electricity GT supplies to the carbon capture system in case 2. The excessive electricity of GT can be supplied to the load, which reduces the interrupted load and then increases the value of UCS. As a result, the operation mode of the proposed WT-PV-CCPP is superior to the conventional operation mode.</p>
<table-wrap id="table-7">
<label>Table 7</label>
<caption>
<title>The results of VPPC operation in two cases</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Case</th>
<th>VPPC total cost/&#x00A5;</th>
<th>Cost of carbon trading/&#x00A5;</th>
<th>UCS/%</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>2194.63</td>
<td>233.841</td>
<td>90.02</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>2081.42</td>
<td>65.35</td>
<td>92.82</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref> shows the effect of the capacity of the carbon capture system on the operating cost and carbon emissions of VPPC. It can be seen that with the increase of the carbon capture capacity, the carbon emissions of VPPC present a trend of rising and then decreasing. It shows that the access of the carbon capture system raises the demand of electric energy. Thus, the system will increase the output of GT to ensure a balance of supply and demand, which will lead to a rise in carbon emissions. When the capacity of the carbon capture system is at a low level, the ability to capture carbon is insufficient and the amount of captured CO<sub>2</sub> is lower than the CO<sub>2</sub> generated by GT. The carbon emission of the system peak when the carbon capture capacity is increased to 30 kW. After capacity exceeds 30 kW, the ability to capture carbon exceeds the carbon emission generated by GT and thus the carbon emission of VPPC gradually decreases. With the increase of the carbon capture capacity, the carbon emissions of VPPC show a trend of decreasing first and then stabilizing. The increase in the carbon capture capacity may cause GT to increase its power output, thereby reducing the purchase of electricity from the grid. However, as the carbon capture capacity increases consistently, the carbon emission and carbon capture of the system will reach a dynamic balance to ensure the economics of VPPC.</p>
<fig id="fig-14">
<label>Figure 14</label>
<caption>
<title>Effect of the power of the carbon capture system on the VPPC</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-14.tif"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-15">Fig. 15</xref> shows the effect of carbon capture capacity on the UCS. It can be seen that as the carbon capture capacity increases, the UCS of VPPC shows an upward trend. It shows that GT will appropriately increase the power when the carbon capture capacity increases, thereby reducing interruptable load and improving the UCS.</p>
<fig id="fig-15">
<label>Figure 15</label>
<caption>
<title>The effect of carbon capture capacity on the UCS</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_28500-fig-15.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Conclusions</title>
<p>In this paper, a multi-VPP electricity-carbon interaction model considering integrated demand response has been proposed. Aiming at the limitation of independent operation of VPP and coordinated operation problems among VPPs, this paper considers the sharing of electric energy and carbon quota among multi-VPP. In addition, new operation modes of CCPP and IDR are considered to further constrain carbon emissions of VPPC. The contributions and findings of this paper can be summarized as follows:</p>
<p>1) The multi-VPP electricity-carbon interaction model proposed in this paper can effectively improve the economics and decarbonization of VPPC. Through the interconnection of electric energy, the complementarity of different VPP electric energy is realized. VPP with relatively sufficient new energy can supply power to VPP with heavy loads, reducing power purchased from the grid while promoting new energy consumption. Moreover, through the interaction of carbon quotas, the complementarity of carbon quotas among VPPs is realized. Both power sharing and carbon quota sharing benefit system economics and carbon reduction.</p>
<p>2) Considering the IDR of electricity, heat and hydrogen, this paper fully exploits the coordination capability of the source and load side and hence improves the economics of VPPC. The comparisons of different scenarios show that the electric load response of VPP<sub>C</sub> has the greatest impact on the operating cost and carbon emissions. In addition, setting an appropriate IDR radio can effectively reduce carbon emissions.</p>
<p>3) The operation mode of the proposed WT-PV-CCPP has better environmental and economic benefits. Compared with the conventional mode of CCPP, the cost of carbon trading is reduced by 168.49 &#x00A5;, and the operating cost is decreased by 113.24 &#x00A5; in the proposed WT-PV-CCPP mode.</p>
<p>The research content of this paper still has some shortcomings. The VPPC studied in the paper contains only three VPPs, namely, the electricity-carbon interaction among three VPPs. However, in reality, the number of VPPs is far more than three. As a result, how should they interact with each other when the number of VPPs exceeds hundreds or even thousands? Can our present interaction strategy be applied to this model? In the follow-up work, we will explore and discuss it in detail.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>None.</p></ack>
<sec><title>Funding Statement</title>
<p>This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC) (Grant No. 52107107).</p></sec>
<sec><title>Author Contributions</title>
<p>Study conception and design: Guangyong Hu, Shiwei Su, Wei Xiong; Data collection: Guangyong Hu, Xin Li, Xianghua Li;
Analysis and interpretation of results: Guangyong Hu; Draft manuscript preparation: Guangyong Hu; All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p></sec>
<sec sec-type="data-availability"><title>Availability of Data and Materials</title>
<p>The authors confirm that the data supporting the findings of this study are available within the article.</p></sec>
<sec sec-type="COI-statement"><title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yi</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ning</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jing</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Robust optimal dispatch for virtual power plant considering green certificate trading</article-title>. <conf-name>2022 IEEE 5th International Electrical and Energy Conference (CIEEC)</conf-name>, pp. <fpage>4611</fpage>&#x2013;<lpage>4617</lpage>. <publisher-loc>Nanjing, China</publisher-loc>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/CIEEC54735.2022.9846361</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vahedipour-Dahraie</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rashidizadeh-Kermani</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Parente</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shafie-Khah</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Siano</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Investigating the impact of external demand response flexibility on the market power of strategic virtual power plant</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><italic>,</italic> <fpage>84960</fpage>&#x2013;<lpage>84969</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2022.3197908</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Naval</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yusta</surname>, <given-names>J. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Virtual power plant models and electricity markets&#x2014;A review</article-title>. <source>Renewable and Sustainable Energy Reviews</source><italic>,</italic> <volume>149</volume><italic>,</italic> <fpage>111393</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rser.2021.111393</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Dabbagh</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sheikh-EI-Eslami</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Risk-based profit allocation to DERs integrated with a virtual power plant using cooperative Game theory</article-title>. <source>Electric Power Systems Research</source><italic>,</italic> <volume>121</volume><italic>,</italic> <fpage>368</fpage>&#x2013;<lpage>378</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.epsr.2014.11.025</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rouzbahani</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Karimipour</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lei</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A review on virtual power plant for energy management</article-title>. <source>Sustainable Energy Technologies and Assessments</source><italic>,</italic> <volume>47</volume><italic>,</italic> <fpage>101370</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.seta.2021.101370</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Trading decision for multiple virtual power plants considering power sharing</article-title>. <conf-name>2019 IEEE 3rd Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2)</conf-name>, pp. <fpage>1958</fpage>&#x2013;<lpage>1963</lpage>. <publisher-loc>Changsha, China</publisher-loc>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/EI247390.2019.9061808</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Decentralized and collaborative scheduling approach for active distribution network with multiple virtual power plants</article-title>. <source>Energies</source><italic>,</italic> <volume>11</volume><italic>(</italic><issue>11</issue><italic>),</italic> <fpage>3208</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/en11113208</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Research on optimal dispatch method of virtual power plant considering various energy complementary and energy low carbonization</article-title>. <source>International Journal of Electrical Power &#x0026; Energy Systems</source><italic>,</italic> <volume>136</volume><italic>,</italic> <fpage>107670</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2021.107670</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>He</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cai</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Optimal dispatch of multi-virtual power plants based on grey wolf optimization algorithm</article-title>. <source>Journal of Physics: Conference Series</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><italic>,</italic> <fpage>2080</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/2005/1/012080</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yan</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Two-stage adjustable robust optimal dispatching model for multi-energy virtual power plant considering multiple uncertainties and carbon trading</article-title>. <source>Journal of Cleaner Production</source><italic>,</italic> <volume>336</volume><italic>,</italic> <fpage>130400</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jclepro.2022.130400</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Low-carbon economic dispatch and energy sharing method of multiple integrated energy system from the perspective of system of systems</article-title>. <source>Energy</source><italic>,</italic> <volume>244</volume><italic>,</italic> <fpage>122717</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2021.122717</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nie</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Economic-emission dispatch problem in integrated electricity and heat system considering multi-energy demand response and carbon capture Technologies</article-title>. <source>Energy</source><italic>,</italic> <volume>253</volume><italic>,</italic> <fpage>124153</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2022.124153</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Du</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Optimization scheduling of virtual power plant with carbon capture and waste incineration considering P2G coordination</article-title>. <source>Energy Reports</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>7200</fpage>&#x2013;<lpage>7218</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.egyr.2022.05.027</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Fu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mo</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Optimal Operation strategy of low-carbon integrated energy system considering power to gas and carbon capture technology</article-title>. <conf-name>2022 IEEE 5th International Electrical and Energy Conference (CIEEC)</conf-name>, pp. <fpage>404</fpage>&#x2013;<lpage>409</lpage>. <publisher-loc>Nanjing, China</publisher-loc>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/CIEEC54735.2022.9846157</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ng</surname>, <given-names>T. S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Analysis of the carbon-gas-electricity trigger price for carbon capture and power-to-gas coupling system</article-title>. <source>Sustainable Production and Consumption</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><italic>,</italic> <fpage>1164</fpage>&#x2013;<lpage>1177</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.spc.2021.07.035</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tian</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cao</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Low-carbon economic dispatch of integrated electricity and natural gas energy system considering carbon capture device</article-title>. <source>Transactions of the Institute of Measurement and Control</source><italic>,</italic> <volume>336</volume><italic>,</italic> <fpage>130400</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/01423312211060572</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kang</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Coordinated optimization scheduling operation of integrated energy system considering demand response and carbon trading mechanism</article-title>. <source>International Journal of Electrical Power &#x0026; Energy Systems</source><italic>,</italic> <volume>147</volume><italic>,</italic> <fpage>108902</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2022.108902</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>18.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tan</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Geng</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pu</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tan</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Three-level market optimization model of virtual power plant with carbon capture equipment considering copula-CVaR theory</article-title>. <source>Energy</source><italic>,</italic> <volume>237</volume><italic>,</italic> <fpage>121620</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2021.121620</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>19.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ai</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tan</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yan</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Interactive dispatch modes and bidding strategy of multiple virtual power plants based on demand response and game theory</article-title>. <source>IEEE Transactions on Smart Grid</source><italic>,</italic> <volume>7</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>510</fpage>&#x2013;<lpage>519</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSG.2015.2409121</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Cao</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Han</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Two-stage optimization of a virtual power plant incorporating with demand response and energy complementation</article-title>. <source>Energy Reports</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>7374</fpage>&#x2013;<lpage>7385</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.egyr.2022.05.255</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Two-stage low-carbon economic dispatch of integrated demand response-enabled integrated energy system with ladder-type carbon trading</article-title>. <source>Energy Engineering</source><italic>,</italic> <volume>120</volume><italic>,</italic> <fpage>181</fpage>&#x2013;<lpage>199</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/ee.2022.022228</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>22.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gong</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rooney</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Akeyo</surname>, <given-names>O. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Branecky</surname>, <given-names>B. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ionel</surname>, <given-names>D. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Equivalent electric and heat-pump water heater models for aggregated community-level demand response virtual power plant controls</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>9</volume><italic>,</italic> <fpage>141233</fpage>&#x2013;<lpage>141244</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2021.3119581</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>23.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>He</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Multiparty energy management for grid-connected microgrids with heat- and electricity-coupled demand response</article-title>. <source>IEEE Transactions on Industrial Informatics</source><italic>,</italic> <volume>14</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>1887</fpage>&#x2013;<lpage>1897</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TII.2017.2757443</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>24.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>He</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nan</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Robust day-ahead coordinated scheduling of multi-energy systems with integrated heat-electricity demand response and high penetration of renewable energy</article-title>. <source>Renewable Energy</source><italic>,</italic> <volume>178</volume><italic>,</italic> <fpage>466</fpage>&#x2013;<lpage>482</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2021.05.164</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>25.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Multi-time scale optimal scheduling of regional integrated energy systems considering integrated demand response</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>5080</fpage>&#x2013;<lpage>5090</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2019.2963463</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>26.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ali</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rehman</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wadud</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khan</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Murawwat</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Demand response program for efficient demand-side management in smart grid considering renewable energy sources</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><italic>,</italic> <fpage>53832</fpage>&#x2013;<lpage>53853</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2022.3174586</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>27.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qi</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Incentive-based integrated demand response considering S&#x0026;C effect in demand side with incomplete information</article-title>. <source>IEEE Transactions on Smart Grid</source><italic>,</italic> <volume>13</volume><italic>(</italic><issue>6</issue><italic>),</italic> <fpage>4465</fpage>&#x2013;<lpage>4482</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSG.2022.3149959</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>28.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nosratabadi</surname>, <given-names>S. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hooshmand</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gholipour</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>A comprehensive review on microgrid and virtual power plant concepts employed for distributed energy resources scheduling in power systems</article-title>. <source>Renewable and Sustainable Energy Reviews</source><italic>,</italic> <volume>67</volume><italic>,</italic> <fpage>341</fpage>&#x2013;<lpage>363</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rser.2016.09.025</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>29.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Morales-Paredes</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bonaldo</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pomilio</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Centralized control center implementation for synergistic operation of distributed multifunctional single-phase grid-tie inverters in a microgrid</article-title>. <source>IEEE Transactions on Industrial Electronics</source><italic>,</italic> <volume>65</volume><italic>(</italic><issue>10</issue><italic>),</italic> <fpage>8018</fpage>&#x2013;<lpage>8029</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2018.2801780</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>30.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Niu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Demand responsive market decision-makings and electricity pricing scheme design in low-carbon energy system environment</article-title>. <source>Energy Engineering</source><italic>,</italic> <volume>118</volume><italic>,</italic> <fpage>285</fpage>&#x2013;<lpage>301</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/EE.2021.013734</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>31.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Optimal scheduling of integrated demand response-enabled integrated energy systems with uncertain renewable generations: A Stackelberg game approach</article-title>. <source>Energy Conversion and Management</source><italic>,</italic> <volume>235</volume><italic>,</italic> <fpage>113996</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enconman.2021.113996</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>32.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mao</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hao</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>He</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname>, <given-names>M. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>Y. J.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>PMV-based dynamic optimization of energy consumption for a residential task/ambient air conditioning system in different climate zones</article-title>. <source>Renewable Energy</source><italic>,</italic> <volume>142</volume><italic>,</italic> <fpage>41</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2019.04.099</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>33.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Han</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Coordinating flexible demand response and renewable uncertainties for scheduling of community integrated energy systems with an electric vehicle charging station: A Bi-level approach</article-title>. <source>IEEE Transactions on Sustainable Energy</source><italic>,</italic> <volume>12</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>2321</fpage>&#x2013;<lpage>2331</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSTE.2021.3090463</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>34.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sheng</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Multi-timescale active distribution network scheduling considering demand response and user comprehensive satisfaction</article-title>. <source>IEEE Transactions on Industry Applications</source><italic>,</italic> <volume>57</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>1995</fpage>&#x2013;<lpage>2005</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2021.3057302</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>35.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qi</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Economic and efficient multi-objective operation optimization of integrated energy system considering electro-thermal demand response</article-title>. <source>Energy</source><italic>,</italic> <volume>205</volume><italic>,</italic> <fpage>118022</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2020.118022</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>36.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Feng</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huo</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yin</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qiu</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Flexible low-carbon optimal dispatch of honeycombed active distribution network</article-title>. <source>Energies</source><italic>,</italic> <volume>15</volume><italic>(</italic><issue>19</issue><italic>),</italic> <fpage>7107</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/en15197107</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>37.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Anand</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aggarwal</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>V.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>A comparative analysis of optimization solvers</article-title>. <source>Journal of Statistics and Management Systems</source><italic>,</italic> <volume>20</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>623</fpage>&#x2013;<lpage>635</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/09720510.2017.1395182</pub-id></mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>


















