一种多虚拟电厂联合优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种多虚拟电厂联合优化调度方法，本发明专利技术基于技术型虚拟电厂的概念，建立考虑虚拟电厂内部开关动作的优化调度模型，同时考虑多虚拟电厂之间的电量交易。为了使模型可解，采用二阶锥规划，将复杂的非凸非线性问题转化为一个典型的混合整数二阶锥模型，极大地提高了求解效率。为增强合作性，引入合作满意度的概念，使得制定的合同电价达到双方满意度均衡状态下最优。采用盐城东台市实际网架结构进行算例测试，结果表明：多虚拟电厂联合调度能够有效缓解可再生能源出力波动造成的收益风险；本发明专利技术所采用的二阶锥模型极大地提高了计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多虚拟电厂联合优化调度方法
本专利技术涉及电力系统电源调度
，特别是一种多虚拟电厂联合优化调度方法。
技术介绍
随着大规模间歇性分布式电源(distributedgenerator,DG)的接入，电力系统面临着巨大的挑战，虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP)作为一种新型的运行模式，能够有效地整合大量分布式发电资源，具有广阔的应用前景。随着电力市场的发展，未来在一个配电网区域内可能会出现多个临近的VPP，其间若通过联络线相互连接成为多虚拟电厂联合系统，则将具备更大的潜在效益。VPP分为商业型VPP(commercialvirtualpowerplant,CVPP)和技术型VPP(technicalvirtualpowerplant,TVPP)两类。其中，CVPP主要从商业收益角度考虑，忽略网架约束对VPP调度策略的影响；而TVPP为配电系统运营机构(DSO)提供潮流控制，保障系统安全可靠地运行。事实上，VPP经济调度的最优解很有可能违反电网的潮流约束，给线路带来过负荷、节点电压越界等问题，对电网的安全运行造成危害。当考虑具体网架后，就可以通过操作线路分段开关和联络开关，来抑制VPP内部网络出现负荷不均衡、网损较大等现象，即对其进行优化重构。重构是提高系统安全性和经济性的重要手段之一。以上优化问题的决策变量包含VPP内部各线路潮流状态、各可控开关状态、各发电机组启停状态等大量离散变量和连续变量，计算复杂度大，是一个典型的非凸非线性问题，目前未有成熟的求解器能够很好地处理该类问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种多虚拟电厂联合优化调度方法，能够更好的为决策者提供最优策略方案。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种多虚拟电厂联合优化调度方法，包括以下步骤：步骤1、考虑VPP内部网络潮流约束，建立线路可控开关动态重构模型；步骤2、考虑VPP中常规机组、储能、燃气轮机运行约束，建立技术型VPP优化调度的非线性模型；步骤3、通过变量替换，将步骤2中的非线性模型转化为基于二阶锥规划的VPP优化调度模型；步骤4、考虑多VPP之间进行合作，通过联络线进行电量传输，建立多VPP联合调度模型，以此优化出合同直购电量，并且引入合作满意度概念，以双方合作满意度最大为目标优化直购电价。作为本专利技术所述的一种多虚拟电厂联合优化调度方法进一步优化方案，所述步骤1包括以下步骤：1.1、技术型VPP的辐射状支路潮流形式；技术型VPP支路潮流形式如下：式中：PIi,t为t时刻第i个节点的注入有功功率；QIi,t为t时刻第i个节点的注入无功功率；gij为第i个节点至第j个节点间支路的电导；bij为第i个节点至第j个节点间支路的电纳；N(i)表示所有与第i个节点相连的节点集合；Vi,t为t时刻第i个节点的电压幅值；Vj,t为t时刻第j个节点的电压幅值；PDGi,t为t时刻第i个节点接入的分布式电源的有功出力；PDi,t为t时刻第i个节点所接负荷的有功功率值；QDGi,t为t时刻第i个节点接入的分布式电源的无功出力；QDi,t为t时刻第i个节点所接负荷的无功功率值；θij,t为第i个节点至第j个节点间支路的相角差；此外，技术型VPP还要考虑整个网络的网损情况，通过节点注入功率之和表示：式中：PLoss,t为t时刻总网损；n为虚拟电厂内部总节点数；1.2、可控开关动态重构建模；引入支路连通变量αl,t来表述线路的开关状态：式中：αl,t为t时刻第l条支路的连通变量，αl,t＝0表示t时刻第l条支路断开，αl,t＝1表示t时刻第l条支路闭合；m为VPP内总支路数；除了变电站根节点以外的每个节点均有且只有一个母节点；对每条支路都引入两个布尔变量βij和βji，其状态由支路连通变量αl,t决定，约束形式如下：βij,t∈{0,1}(5)βij,t+βji,t＝αl,t(6)βkj,t＝0j∈N(k)(8)0≤αl,t≤1(9)式中：βij,t为t时刻第i个节点至第j个节点间支路的二维布尔变量，如果βij,t＝0，则表示t时刻第j个节点不是第i个节点的母节点；如果βij,t＝1，则表示t时刻第j个节点是第i个节点的母节点；βji,t为t时刻第j个节点至第i个节点间支路的二维布尔变量，k为变电站根节点，βkj,t为t时刻变电站根节点k至第j个节点间支路的二维布尔变量，N(k)表示所有与变电站节点相连的节点集合；式(7)表示变电站根节点没有所属母节点，即表示变电站根节点为辐射状结构的起点；此外,考虑到开关设备的寿命，设定开关操作次数限制,即在所研究的时段内满足式(10)所描述的系统中所有可控开关的总操作次数限制；其中，nsA为开关最大操作次数；设虚拟变量Sl,t＝max{al,t-al,t-1,al,t-1-al,t}，则将式(10)等效为以下不含绝对值的形式：作为本专利技术所述的一种多虚拟电厂联合优化调度方法进一步优化方案，所述步骤2包括以下步骤：(1)VPP运行约束条件1)电压幅值约束Vimin≤Vi,t≤Vimax(12)式中，Vimin和Vimax分别为t时刻第i个节点的电压允许最小值和最大值；2)线路最大载流能力约束其中，bshij为第j个节点至第i个节点间支路的对地电导；第l条支路电流；Ilmax为第l条支路最大载流量；3)常规机组出力约束引入二维布尔变量Xconvg,t表示t时刻常规机组启停状态，Xconvg,t＝1表示机组g在t时刻工作，Xconvg,t＝0表示机组g在t时刻关闭；常规机组约束条件如下：式中：Pmax、Qmax分别为常规机组输出额定有功功率和额定无功功率；Pmin、Qmin分别为常规机组最小输出有功功率和无功功率；Pg,t、Qg,t分别为常规机组g在t时刻有功出力和无功出力，为决策变量；4)蓄电池电量及充放电约束(1-CDOD)·Wx.max≤Wx,t≤Wx.max(16)Pescx,t≤Pbcmax(17)Pesdx,t≤Pbdmax(18)式中：Wx,t、Pescx,t、Pesdx,t分别为t时段蓄电池x的储电量和充、放电量，为决策变量；Wx,max为蓄电池的额定容量；CDOD为蓄电池的最大放电深度；Pbcmax、Pbdmax分别表示蓄电池的最大充、放电功率；η为蓄电池的放电效率；5)变电站节点功率平衡约束式中，Ppurk,t、Psoldk,t分别为t时刻变电站根节点k向大电网的购电量和售电量；Pbct,p为该VPP与第P个VPP签订的双边合同在t时刻的交易电量；Pk,t为t时刻变电站根节点k的常规机组出力；PDGk,t为t时刻变电站根节点k的可再生能源出力；Pesdk,t为t时刻变电站根节点k的放电量；Pesck,t为t时刻变电站根节点k的充电量；PIk,t为t时刻变电站根节点k的注入功率；PDk,t为t时刻变电站根节点k的负荷功率；6)可再生能源出力不确定性模拟采用场景集的方法将随机优化问题转为确定性优化问题处理，定义光伏出力场景集s，各场景概率为π(s)，因此上述各变量均为在各场景下的形式；7)目标函数增量配电网投资商总收益包括其向大电网售电收益、双边合同收益以及对配网用户的供负荷收益；总成本包括其向大电网购电成本、发电成本、等价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多虚拟电厂联合优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、考虑VPP内部网络潮流约束，建立线路可控开关动态重构模型；步骤2、考虑VPP中常规机组、储能、燃气轮机运行约束，建立技术型VPP优化调度的非线性模型；步骤3、通过变量替换，将步骤2中的非线性模型转化为基于二阶锥规划的VPP优化调度模型；步骤4、考虑多VPP之间进行合作，通过联络线进行电量传输，建立多VPP联合调度模型，以此优化出合同直购电量，并且引入合作满意度概念，以双方合作满意度最大为目标优化直购电价。

【技术特征摘要】
1.一种多虚拟电厂联合优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、考虑VPP内部网络潮流约束，建立线路可控开关动态重构模型；步骤2、考虑VPP中常规机组、储能、燃气轮机运行约束，建立技术型VPP优化调度的非线性模型；步骤3、通过变量替换，将步骤2中的非线性模型转化为基于二阶锥规划的VPP优化调度模型；步骤4、考虑多VPP之间进行合作，通过联络线进行电量传输，建立多VPP联合调度模型，以此优化出合同直购电量，并且引入合作满意度概念，以双方合作满意度最大为目标优化直购电价。2.根据权利要求1所述的一种多虚拟电厂联合优化调度方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：1.1、技术型VPP的辐射状支路潮流形式；技术型VPP支路潮流形式如下：式中：PIi,t为t时刻第i个节点的注入有功功率；QIi,t为t时刻第i个节点的注入无功功率；gij为第i个节点至第j个节点间支路的电导；bij为第i个节点至第j个节点间支路的电纳；N(i)表示所有与第i个节点相连的节点集合；Vi,t为t时刻第i个节点的电压幅值；Vj,t为t时刻第j个节点的电压幅值；PDGi,t为t时刻第i个节点接入的分布式电源的有功出力；PDi,t为t时刻第i个节点所接负荷的有功功率值；QDGi,t为t时刻第i个节点接入的分布式电源的无功出力；QDi,t为t时刻第i个节点所接负荷的无功功率值；θij,t为第i个节点至第j个节点间支路的相角差；此外，技术型VPP还要考虑整个网络的网损情况，通过节点注入功率之和表示：式中：PLoss,t为t时刻总网损；n为虚拟电厂内部总节点数；1.2、可控开关动态重构建模；引入支路连通变量αl,t来表述线路的开关状态：式中：αl,t为t时刻第l条支路的连通变量，αl,t＝0表示t时刻第l条支路断开，αl,t＝1表示t时刻第l条支路闭合；m为VPP内总支路数；除了变电站根节点以外的每个节点均有且只有一个母节点；对每条支路都引入两个布尔变量βij和βji，其状态由支路连通变量αl,t决定，约束形式如下：βij,t∈{0,1}(5)βij,t+βji,t＝αl,t(6)βkj,t＝0j∈N(k)(8)0≤αl,t≤1(9)式中：βij,t为t时刻第i个节点至第j个节点间支路的二维布尔变量，如果βij,t＝0，则表示t时刻第j个节点不是第i个节点的母节点；如果βij,t＝1，则表示t时刻第j个节点是第i个节点的母节点；βji,t为t时刻第j个节点至第i个节点间支路的二维布尔变量，k为变电站根节点，βkj,t为t时刻变电站根节点k至第j个节点间支路的二维布尔变量，N(k)表示所有与变电站节点相连的节点集合；式(7)表示变电站根节点没有所属母节点，即表示变电站根节点为辐射状结构的起点；此外,考虑到开关设备的寿命，设定开关操作次数限制,即在所研究的时段内满足式(10)所描述的系统中所有可控开关的总操作次数限制；其中，nsA为开关最大操作次数；设虚拟变量Sl,t＝max{al,t-al,t-1,al,t-1-al,t}，则将式(10)等效为以下不含绝对值的形式：3.根据权利要求2所述的一种多虚拟电厂联合优化调度方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：(1)VPP运行约束条件1)电压幅值约束Vimin≤Vi,t≤Vimax(12)式中，Vimin和Vimax分别为t时刻第i个节点的电压允许最小值和最大值；2)线路最大载流能力约束Dij＝gijbshij/2(13)其中，bshij为第j个节点至第i个节点间支路的对地电导；第l条支路电流；Ilmax为第l条支路最大载流量；3)常规机组出力约束引入二维布尔变量Xconvg,t表示t时刻常规机组启停状态，Xconvg,t＝1表示机组g在t时刻工作，Xconvg,t＝0表示机组g在t时刻关闭；常规机组约束条件如下：式中：Pmax、Qmax分别为常规机组输出额定有功功率和额定无功功率；Pmin、Qmin分别为常规机组最小输出有功功率和无功功率；Pg,t、Qg,t分别为常规机组g在t时刻有功出力和无功出力，为决策变量；4)蓄电池电量及充放电约束(1-CDOD)·Wx.max≤Wx,t≤Wx.max(16)Pescx,t≤Pbcmax(17)Pesdx,t≤Pbdmax(18)式中：Wx,t、Pescx,t、Pesdx,t分别为t时段蓄电池x的储电量和充、放电量，为决策变量；Wx,max为蓄电池的额...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，陈妤，孙国强，臧海祥，周亦洲，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32