一种多虚拟电厂分布式协调调控方法技术

本发明专利技术提供一种多虚拟电厂分布式协调调控方法，包括：建立主动配电网多虚拟电厂分布式协调调控优化模型；所述分布式协调调控优化模型包括：第一虚拟电厂调控目标；第一虚拟电厂与其相邻的第二虚拟电厂之间的第一约束关系；求解分布式协调调控优化模型，包括：所述第一虚拟电厂从第二虚拟电厂获取边界控制参数，利用所述边界控制参数更新所述分布式协调调控优化模型，求解满足所述第一虚拟电厂调控目标和所述第一约束关系的调控可变参数。本发明专利技术的多虚拟电厂分布式协调调控方法，将计算任务分布到各个电厂，均衡了计算负载，提高了效率。

A Distributed Coordination Control Method for Multi-Virtual Power Plants

【技术实现步骤摘要】
一种多虚拟电厂分布式协调调控方法
本专利技术属于电力
，特别涉及一种多虚拟电厂分布式协调调控方法。
技术介绍
随着越来越多的分布式资源如可再生分布式发电单元、电动汽车、电池储能系统和柔性负荷等接入配电网，传统的被动式配电网逐步演化为主动配电网。主动配电网中分布式资源通过信息通信技术和软件系统实现聚合和协调优化形成虚拟电厂。虚拟电厂作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统，有效实现灵活性资源的优化调控和可再生能源消纳，搭建分布式资源和配电网连接的桥梁。目前，国内虚拟电厂的研究尚在起步阶段，技术尚不成熟，对于多虚拟电厂协调调控方法研究也较少。不同分布式资源的复杂控制特性对虚拟电厂的快速优化调控带来了巨大挑战。早期的集中式调控存在着优化求解缓慢，通信效率不高以及通信负担较大的问题，为此分解协调式调控策略被提出，即将全局问题拆解为协调层和本地控制层缓解计算负担。但是现有技术的分解协调是调控技术仍然存在以下问题：现有的虚拟电厂协调调控方法在需要各虚拟电厂保持通讯同步，这极大限制了虚拟电厂实现快速调控以响应配电网的需求。正常运行情况下，虚拟电厂需要等待全局同步信号，徒增待机时间，降低了求解效率，若遇到紧急通讯中断的情况，协调层计算可能遭遇收敛失败问题，影响配电网整体运行安全。现有的分解协调式调控策略仍然需要一个中心协调层，来收集全局信息，不利于虚拟电厂间的协同运营，不利于信息隐私安全得到保护。现有的多虚拟电厂协调调度优化模型中未充分考虑配电网的非线性网络潮流约束和有功功率无功功率耦合情况，存在运营安全隐患，并且求解精度和效率低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种多虚拟电厂分布式协调调控方法，包括：建立主动配电网多虚拟电厂分布式协调调控优化模型；所述分布式协调调控优化模型包括：第一虚拟电厂调控目标；第一虚拟电厂与其相邻的第二虚拟电厂之间的第一约束关系；求解分布式协调调控优化模型，包括：所述第一虚拟电厂从第二虚拟电厂获取边界控制参数，利用所述边界控制参数更新所述分布式协调调控优化模型，求解满足所述第一虚拟电厂调控目标和所述第一约束关系的调控可变参数。进一步地，所述第一虚拟电厂调控目标为第一虚拟电厂各发电设备发电成本之和最小函数，其数据公式为：其中，其中，x为发电调控可变变量，为x的可行域。进一步地，所述第一约束关系为所述第一虚拟电厂与所述第二虚拟电厂的边界控制参数相等，所述边界控制参数包括所述第一虚拟电厂与第二虚拟电厂之间联络线的发电调控可变参数。进一步地，所述第一约束关系表示为：其中，表示所述第一虚拟电厂到所述第二虚拟电厂的边界控制参数；表示所述第二虚拟电厂到所述第一虚拟电厂的边界控制参数；sn,m为辅助边界控制参数，在求解所述分布式协调调控优化模型过程中，为的平均值。进一步地，所述第一虚拟电厂从第二虚拟电厂获取边界控制参数采用异步通信方式：所述第一虚拟电厂保存从所述第二虚拟电厂获取的边界控制参数；所述求解分布式协调调控优化模型，采用通过所述通信获取的所述边界控制参数求解，或者采用保存的所述边界控制参数求解。进一步地，所述第一虚拟电厂保存最近一次从所述第二虚拟电厂获取的边界控制参数，用于获取失败时作为求解分布式协调调控优化模型的边界控制参数。进一步地，所述求解分布式协调调控优化模型过程包括：(1)将分布式协调调控优化模型转化为对应的增广拉格朗日函数：其中，Ln代表虚拟电厂n的增广拉格朗日函数，为所述第一虚拟电厂n和所述第二虚拟电厂m相连一致性约束的拉格朗日乘子列向量，代表求列向量的内积，ρ为惩罚系数；(2)初始化参数，设置迭代标志位k，选择可行初值(3)计算收敛标志其中，为向量其中k、k+1表示迭代优化序号，表示电厂n、电厂m间的所述边界控制参数在k+1次迭代时的不平衡误差，为向量代表电厂n、电厂m间所述边界控制参数，即联络线辅助变量在第k+1和第k次迭代的误差，∞代表无穷范数，表示参数的向量内的元素绝对值最大值；所述收敛标志达到指定的收敛标准时，虚拟电厂n分布式协调调控优化模型达到优化收敛，迭代优化计算结束，否则转到(4)；(4)采用异步方式更新其中，为虚拟电厂n内与虚拟电厂m相连的所述边界控制参数，通过电厂m发送消息通知电厂n，为虚拟电厂m内与虚拟电厂n相连的所述边界控制参数，为两个边界控制参数的平均值；τ代表虚拟电厂n和虚拟电厂m最近的一次通讯序号，每次通讯后每个虚拟电厂将储存与相邻电厂m最近的一次通讯时交换的变量结果至本地记忆缓存，若下次迭代时通讯正常则更新最新的邻居虚拟电厂边界变量否则继续使用本地存储的记忆变量；(5)利用已有的和带入Ln中后求解单变量优化问题更新通过优化求解器快速求解得到结果；求解得到xn后，获取xn的子集求解得到后，获取的子集(6)利用已有的和更新令k＝k+1并转到(3)。进一步地，所述发电设备包括分布式发电机发电设备和分布式可再生能源发电设备；所述分布式发电机发电设备的发电成本计算方式为：其中，代表分布式常规发电机的集合，PGi,t为第i台所述分布式发电机发电设备在t时刻的计划有功功率出力，αi,βi,γi分别代表第i台所述分布式发电机发电设备的发电成本系数；所述分布式可再生能源发电设备的发电成本计算方式为：其中，为分布式光伏发电设备集合，PPVi,t为第i台所述分布式发电机发电设备在t时刻的计划有功功率出力，PPVi,t为第i台所述分布式发电机发电设备在t时刻的预测有功功率出力，ωi代表第i台所述分布式发电机发电设备的发电失败的惩罚系数。进一步地，所述第一虚拟电厂调控目标还包括第二约束条件，所述第二约束条件包括：分布式虚拟电厂协调调控潮流约束、分布式虚拟电厂协调调控运行约束；所述分布式虚拟电厂协调调控运行约束包括以下约束中至少一种：分布式常规发电机的有功功率出力约束、分布式常规发电机的无功功率出力约束、分布式光伏发电设备的有功功率出力约束、分布式光伏发电设备的无功功率出力约束、储能系统运行约束、系统运行安全约束。进一步地，所述虚拟电厂协调调控潮流约束为：vj,t＝vi,t-2(rijPij,t+xijQij,t)+(rij2+xij2)lij,t其中，其中，j为接收潮流的节点，ij表示从i到j的潮流，jk表示从j流出到k的潮流，Pij,t和Qij,t分别代表支路(i,j)在时刻t的有功功率注入和无功功率注入，Pjk,t和Qjk,t分别代表支路(j,k)在时刻t的有功功率注入和无功功率注入，Pj,t和Qj,t分别代表第j个节点在时刻t的有功功率注入和无功功率注入，Vi,t代表节点i在时刻t的电压幅值，Iij,t代表支路(i,j)在时刻t的电流幅值，rij和xij分别代表支路(i,j)的电阻和电抗值，lij,t代表支路(i，j)的电流的幅值平方,rijlij,t表示网络损耗，PDj,t和QDj,t分别代表节点j在时刻t的负荷有功功率和无功功率需求，PBj,t为节点j在时刻t储能系统的计划有功功率出力，QGj,t为节点j在时刻t的分布式常规发电机计划无功功率出力，QPVj,t为节点j在时刻t的分布式光伏发电设备计划无功功率出力；所述分布式常规发电机的有功功率出力约束为：式中，和分别为第i台分布式常规发电机的下坡和爬坡系数，Δt为时间间隔，一般取1小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多虚拟电厂分布式协调调控方法，其特征在于，包括：建立主动配电网多虚拟电厂分布式协调调控优化模型；所述分布式协调调控优化模型包括：第一虚拟电厂调控目标；第一虚拟电厂与其相邻的第二虚拟电厂之间的第一约束关系；求解所述分布式协调调控优化模型，包括：所述第一虚拟电厂从第二虚拟电厂获取边界控制参数，利用所述边界控制参数更新所述分布式协调调控优化模型，求解满足所述第一虚拟电厂调控目标和所述第一约束关系的调控可变参数。

【技术特征摘要】
1.一种多虚拟电厂分布式协调调控方法，其特征在于，包括：建立主动配电网多虚拟电厂分布式协调调控优化模型；所述分布式协调调控优化模型包括：第一虚拟电厂调控目标；第一虚拟电厂与其相邻的第二虚拟电厂之间的第一约束关系；求解所述分布式协调调控优化模型，包括：所述第一虚拟电厂从第二虚拟电厂获取边界控制参数，利用所述边界控制参数更新所述分布式协调调控优化模型，求解满足所述第一虚拟电厂调控目标和所述第一约束关系的调控可变参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一虚拟电厂调控目标为第一虚拟电厂各发电设备发电成本之和最小函数，其数据公式为：其中，其中，x为发电调控可变变量，为x的可行域。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一约束关系为所述第一虚拟电厂与所述第二虚拟电厂的边界控制参数相等，所述边界控制参数包括所述第一虚拟电厂与第二虚拟电厂之间联络线的发电调控可变参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一约束关系表示为：其中，表示所述第一虚拟电厂到所述第二虚拟电厂的边界控制参数；表示所述第二虚拟电厂到所述第一虚拟电厂的边界控制参数；sn,m为辅助边界控制参数，在求解所述分布式协调调控优化模型过程中，为的平均值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一虚拟电厂从第二虚拟电厂获取边界控制参数采用异步通信方式：所述第一虚拟电厂保存从所述第二虚拟电厂获取的边界控制参数；所述求解分布式协调调控优化模型，采用通过所述通信获取的所述边界控制参数求解，或者采用保存的所述边界控制参数求解。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述求解分布式协调调控优化模型过程包括：(1)将分布式协调调控优化模型转化为对应的增广拉格朗日函数：其中，为所述第一虚拟电厂到所述第二虚拟电厂的边界控制参数，sn,m为辅助边界控制参数，Ln代表虚拟电厂n的增广拉格朗日函数，为所述第一虚拟电厂n和所述第二虚拟电厂m相连一致性约束的拉格朗日乘子列向量，代表求列向量的内积，ρ为惩罚系数；(2)初始化参数，设置迭代标志位k，选择可行初值(3)计算收敛标志其中，为向量其中k、k+1表示迭代优化序号，表示电厂n、电厂m间的所述边界控制参数在k+1次迭代时的不平衡误差，为向量表示电厂n、电厂m间所述边界控制参数在第k+1和第k次迭代的误差，∞代表无穷范数，表示参数的向量内的元素绝对值最大值；所述收敛标志达到指定的收敛标准时，虚拟电厂n分布式协调调控优化模型达到优化收敛，迭代优化计算结束，否则转到(4)；(4)采用异步方式更新其中，为两个边界控制参数的平均值；τ代表虚拟电厂n和虚拟电厂m最近的一次通讯序号，每次通讯后每个虚拟电厂将储存与相邻电厂m最近的一次通讯时交换的变量结果至本地记忆缓存，若下次迭代时通讯正常则更新最新的邻居虚拟电厂边界变量否则继续使用本地存储的记忆变量；(5)利用已有的和带入Ln中后求解单变量优化问题更新通过优化求解器快速求解得到结果；求解得到xn后，获取xn的子集求解得到后，获取的子集(6)利用已有的和更新令k＝k+1并转到(3)。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发电设备包括分布式发电机发电设备和分布式可再生能源发电设备；所述分布式发电机发电设备的发电成本计算方式为：其中，代表分布式常规发电机的集合，PGi,t为第i台所述分布式发电机发电设备在t时刻的计划有功功率出力，αi,βi,γi分别代表第i台所述分布式发电机发电设备的发电成本系数；所述分布式可再生能源发电设备的发电成本计算方式为：其中，为分布式光伏发电设备集合，PPVi,t为第i台所述分布式发电机发电设备在t时刻的计划有功功率出力，PPVi,t为第i台所述分布式发电机发电设备在t时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨银国，吴文传，陆秋瑜，夏天，谭嫣，许桐，朱誉，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东,44