一种基于原‑对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型制造技术

一种基于原‑对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，包括以下步骤：（1）将虚拟电厂分为商业型虚拟电厂和技术型虚拟电厂；并据此构建本发明专利技术的虚拟电厂基本运行构架；（2）建立模型目标函数，以虚拟电厂经济效益最大化为目标；（3）建立模型约束条件；包括：节点功率平衡方程、分布式电源的出力约束、分布式电源出力爬坡约束、储能设备充/放电功率和容量约束、可削减负荷约束和线路功率约束；（4）采用基于原问题扰动条件的全矢量化原‑对偶内点法求解上述模型。虚拟电厂动态经济调度是一个非线性、多约束的高维数学优化问题，本发明专利技术采用原问题扰动条件的原‑对偶内点法对其进行高效求解，取得较好效果。

A virtual power plant dynamic economic dispatch model based on interior point method

A virtual power plant dynamic economic dispatch model based on interior point method, which comprises the following steps: (1) the virtual power plant is divided into commercial virtual power plant and technology virtual power plant; basic operation of virtual power plant was built based on the framework of the invention; (2) to establish the model of objective function, with the maximum virtual power plant the economic benefit as the goal; (3) establish a constraint model; including node power balance equation, distributed power output constraints, the output of distributed power constraints, energy storage equipment charge / discharge power and capacity constraints, can reduce the load constraints and line power constraint; (4) using the full vector perturbation problem quantitative original dual interior point method to solve the model based on. The virtual power plant dynamic economic dispatch is high dimensional optimization problem of a nonlinear, multi constraint, efficient solution of the invention adopts the original disturbance conditions of the original dual interior point method has a good effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型
本专利技术涉及一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，属电力调度

技术介绍
为促进清洁能源的利用，国家已针对光伏发电，风力发电等可再生能源技术，推出了一系列切实可行的补贴政策和清洁化改造项目，以实现了电源侧的大规模新能源集群接入，配电侧的电源特性亦渐渐凸显。然而，众多新能源设备接入，带来许多问题，这些问题主要有：(1)分布式新能源容量较小、不可控，设备之间缺乏有效的协调和控制，难以替代传统火力发电厂。(2)新能源发电灵活性和可控性较低，系统操作员无法对其进行高效地市场运行和管理，仅仅依靠新能源设备本身被动式地参与市场运营，将导致新能源设备的运行和投资成本增加，较依赖政府的补贴政策，严重限制其发展的步伐。(3)新能源发电(例如，风力发电和光伏发电系统)出力具有明显的间歇性和波动性，给电力系统调度运行带来较大的不确定因素，随着其并网容量的快速增加和国家的激励政策推进，必将对系统的稳定运行带来越来越严峻的挑战。为使新能源发电高效参与到能源市场的运行和控制中，并使之与传统火力发电厂实现较好的互补与配合。文献《微电网技术综述》[杨新法，苏剑，吕志鹏，等.[J].中国电机工程学报，2014，34(1)：57-70]采用微网灵活、高效地管控新能源设备，以各种分布式电源的就地应用为控制目标，提高了配电网运行安全性和可靠性，但其对市场效益考虑不足。文献《主动配电网技术及其进展》[尤毅，刘东，于文鹏，等.[J].电力系统自动化，2012，36(18)：10-16]提出建设主动配电网，使用灵活的网络调节技术有效管理潮流，以实现对新能源发电设备进行自主协调与管控，是未来智能配电网发展的较高阶段，但其建设成本高、周期较长，虚拟电厂[NereaRuiz，Cobelo，JoséOyarzabal.ADirectLoadControlModelforVirtualPowerPlantManagement[J].IEEETransonPowerSystems，2009，24(2)：959-966]的引入，为这一问题提供了新的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，以解决虚拟电厂经济调度时，各种间歇性新能源接入的影响，并克服波动性负荷对电力系统造成的不了影响。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，按照如下步骤实现：(1)根据虚拟电厂功能的不同，将其分为商业型虚拟电厂(CVPP)和技术型虚拟电厂(TVPP)；商业型虚拟电厂在电力市场中充当市场服务及制订、执行发电计划职能；技术型虚拟电厂实现并网安全运行校核及管理功能。并据此构建本专利技术的虚拟电厂基本运行构架；(2)建立模型目标函数；所述虚拟电厂动态经济调度模型是以虚拟电厂经济效益最大化为目标，以分布式电源机组出力、储能的充\放电功率、可中断负荷等作为调控资源，包含购电成本、售电收益、负荷削减成本和分布式电源发电成本；(3)建立模型约束条件；所述虚拟电厂必须满足电力网络安全运行约束、新能源设备自身约束以及节点功率平衡的前提，虚拟电厂动态经济调度模型的约束条件包括：节点功率平衡方程、分布式电源的出力约束、分布式电源出力爬坡约束、储能设备充/放电功率和容量约束、可削减负荷约束和线路功率约束；(4)采用基于原问题扰动条件的全矢量化原-对偶内点法求解上述模型，可将上述模型简化为非线性规划形式：obj.minf(x)s.t.h(x)＝0式中，f(x)为目标函数；h(x)为等式约束函数；g(x)为不等式约束函数，g和分别为其下、上限。然后采用原始对偶内点法求解所述非线性规划问题。所述虚拟电厂动态经济调度模型的目标函数表达如下：式中，T为时段数；ρE,t为批发电价；ρd,t为零售电价；PE,t为VPP向能源市场的购/售电量；SD为负荷节点集合；SC为可削减负荷节点集合；Ses为储能节点集合；Sdg为分布式电源节点集合；Pdg,i,t为节点i分布式电源的有功功率；PD,i,t：节点i的负荷功率；Pes,i,t为节点i的储能的充/放电有功功率；Pc,i,t为节点i的可削减负荷功率；Cdg,i为节点i的分布式电源发电成本函数；Ces,i为节点i的储能设备的充/放电成本函数；Cc,i为节点i的负荷削减成本函数。所述节点功率平衡方程建立如下：对于任意节点i，流入、流出节点的有功功率之和为零；其中流入的有功功率包括能源市场的购电功率、分布式电源出力、可控负荷削减功率和储能放电功率，流出的有功功率包括负荷功率和支路对应节点流出功率；节点功率平衡方程表达为：式中，i,j∈SB，SB为系统节点集合；SE为能源市场节点集合；Ωi为与节点i所联接支路对应节点的集合；Pij,t为支路(i,j)i端有功。所述分布式电源的出力约束如下：分布式电源的出力须能满足分布式电源安全运行条件；式中，Pdg,i为节点i的分布式电源机组有功出力的下限；为节点i的分布式电源机组出力的上限，t＝1:T。所述分布式电源出力爬坡约束如下：分布式电源出力变化受到增加或者减少幅度的限制，可表达为：Pdg,i,t-Pdg,i,t-1≥Ri,式中，为节点i的分布式电源机组有功出力最大上升速率；Ri为节点i的分布式电源机组有功出力最大下降速率，t＝1:T。所述储能设备充/放电功率和容量约束如下：式中，为节点i储能设备放电功率的上限；为节点i储能设备充电功率的上限；为节点i储能设备的最大容量；Capes,i,t为节点i各时段的储能容量。所述可削减负荷约束如下：式中，为节点i的可削减负荷功率上限。所述线路功率约束和损耗约束如下：式中，(i,j)∈SL：SL为线路集合。所述采用原始对偶内点法求解所述非线性规划问题的步骤如下：(1)首先，通过引入松弛量l,u进行松弛，将不等式约束变为等式约束。将含等式约束的优化问题转化为无约束优化问题，即将模型转换后的拉格朗日函数形式如下：式中，y,z,w均为拉格朗日乘子；μ为障碍常数(扰动因子)；l,u为松弛变量；r为不等式个数。(2)由一阶最优性条件，即问题极小值存在的必要条件是拉格朗日函数对所有变量及乘子的偏导数为0，导出含扰动因子μ>0的KKT方程组：Ly＝h(x)＝0Lz＝g(x)-l-g＝0其中，L,U,Z,W为r×r全对角矩阵。(3)采用牛顿法处理上述非线性方程组方程，可转换为如下自治常微分方程组：式中，为f(x)的海森矩阵；和分别为h(x)和g(x)中每个函数海森矩阵的线性叠加。(4)上式中修正方程为高维的矩阵，但不难发现，它具有高度的稀疏性，当求解时会极大耗费时间，因此，化为简约修正方程再求解：式中，相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提出了一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，根据虚拟电厂功能上的不同，将其分为技术型虚拟电厂和商业型虚拟电厂。以虚拟电厂的经济效益最大化为目标，建立虚拟电厂动态经济调度模型，以分布式电源机组输出功率、储能装置的充\放电功率、可中断负荷等作为调控资源，在满足电力网络安全运行约束、新能源设备自身约束的前提下，实现虚拟电厂的目标最优。虚拟电厂动态经济调度是一个非线性、多约束的高维数学优化问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于原‑对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，其特征在于，所述模型按照如下步骤实现：(1)根据虚拟电厂功能的不同，将所述虚拟电厂分为商业型虚拟电厂和技术型虚拟电厂；商业型虚拟电厂在电力市场中充当市场服务及制订、执行发电计划职能；技术型虚拟电厂实现并网安全运行校核及管理功能；并据此构建所述经济调度模型的虚拟电厂基本运行构架；(2)建立模型目标函数；所述虚拟电厂动态经济调度模型是以虚拟电厂经济效益最大化为目标，以分布式电源机组出力、储能的充\放电功率和可中断负荷作为调控资源，包含购电成本、售电收益、负荷削减成本和分布式电源发电成本；(3)建立模型约束条件；所述虚拟电厂必须满足电力网络安全运行约束、新能源设备自身约束以及节点功率平衡的前提，虚拟电厂动态经济调度模型的约束条件包括：节点功率平衡方程、分布式电源的出力约束、分布式电源出力爬坡约束、储能设备充/放电功率和容量约束、可削减负荷约束和线路功率约束；(4)采用基于原问题扰动条件的全矢量化原‑对偶内点法求解上述模型，可将上述模型简化为非线性规划形式，然后采用原始对偶内点法求解所述非线性规划问题。

【技术特征摘要】
1.一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，其特征在于，所述模型按照如下步骤实现：(1)根据虚拟电厂功能的不同，将所述虚拟电厂分为商业型虚拟电厂和技术型虚拟电厂；商业型虚拟电厂在电力市场中充当市场服务及制订、执行发电计划职能；技术型虚拟电厂实现并网安全运行校核及管理功能；并据此构建所述经济调度模型的虚拟电厂基本运行构架；(2)建立模型目标函数；所述虚拟电厂动态经济调度模型是以虚拟电厂经济效益最大化为目标，以分布式电源机组出力、储能的充\放电功率和可中断负荷作为调控资源，包含购电成本、售电收益、负荷削减成本和分布式电源发电成本；(3)建立模型约束条件；所述虚拟电厂必须满足电力网络安全运行约束、新能源设备自身约束以及节点功率平衡的前提，虚拟电厂动态经济调度模型的约束条件包括：节点功率平衡方程、分布式电源的出力约束、分布式电源出力爬坡约束、储能设备充/放电功率和容量约束、可削减负荷约束和线路功率约束；(4)采用基于原问题扰动条件的全矢量化原-对偶内点法求解上述模型，可将上述模型简化为非线性规划形式，然后采用原始对偶内点法求解所述非线性规划问题。2.根据权利要求1所述的一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，其特征在于，所述虚拟电厂动态经济调度模型的目标函数表达如下：式中，T为时段数；ρE,t为批发电价；ρd,t为零售电价；PE,t为VPP向能源市场的购/售电量；SD为负荷节点集合；SC为可削减负荷节点集合；Ses为储能节点集合；Sdg为分布式电源节点集合；Pdg,i,t为节点i分布式电源的有功功率；PD,i,t：节点i的负荷功率；Pes,i,t为节点i的储能的充/放电有功功率；Pc,i,t为节点i的可削减负荷功率；Cdg,i为节点i的分布式电源发电成本函数；Ces,i为节点i的储能设备的充/放电成本函数；Cc,i为节点i的负荷削减成本函数。3.根据权利要求1所述的一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，其特征在于，所述节点功率平衡方程建立如下：对于任意节点i，流入、流出节点的有功功率之和为零；其中流入的有功功率包括能源市场的购电功率、分布式电源出力、可控负荷削减功率和储能放电功率，流出的有功功率包括负荷功率和支路对应节点流出功率；节点功率平衡方程表达为：式中，i,j∈SB，SB为系统节点集合；SE为能源市场节点集合；Ωi为与节点i所联接支路对应节点的集合；Pij,t为支路(i,j)i端有功。4.根据权利要求1所述的一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，其特征在于，所述分布式电源的出力约束如下：分布式电源的出力须能满足分布式电源安全运行条件；式中，Pdg,i为节点i的分布式电源机组有功出力的下限；为节点i的分布式电源机组出力的上限，t＝1:T。5.根据权利要求1所述的一种基于原-对偶内点法的虚拟电厂动态经济调度模型，其特征在于，所述分布式电源出力爬坡约束如下：分布式电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹国明，曹蓓，范瑞祥，徐在德，潘建兵，杨建明，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，江西科晨高新技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36