一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法技术

本发明专利技术公开一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，步骤是：根据原始数据构造VPP经济调度模型，建立以VPP利润最大化为目标的函数，构建约束条件，包括：燃气轮机约束、电储能系统约束、VPP内部功率平衡约束、配电网功率平衡约束；构造配电网安全性模型，包括潮流方程约束、节点电压约束、配电网电储能系统约束、逆变器约束；基于非合作博弈方法建立VPP经济性与配电网安全性博弈模型。此种方法可兼顾VPP经济性与配电网安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法
本专利技术属于电力系统电源调度领域，特别涉及一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法。
技术介绍
近年来，由于传统化石能源紧缺以及环境污染等问题日益加剧，可再生能源和分布式发电技术得到了迅速发展。但是可再生能源存在着地理位置分散、出力具有随机性和间歇性等特点，可能对电力系统的安全稳定运行造成显著影响。虚拟电厂(virtualpowerplant，VPP)技术提供了解决该问题的一种思路。VPP聚合分布式电源、储能系统、可控负荷以及电动汽车等分布式能源，通过能量管理系统进行协调优化控制，可缓解风光等可再生能源出力的波动性，实现资源优化配置。仅考虑经济性的VPP优化调度模型忽略了配电网的安全约束，所得到的最优调度方案往往无法满足配电网的安全需求，造成线路过负荷、节点电压越限等问题，影响电力系统的安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其可兼顾VPP经济性与配电网安全性。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，包括如下步骤：步骤1，根据原始数据构造VPP经济调度模型，建立以VPP利润最大化为目标的函数，构建约束条件；步骤2，构造配电网安全性模型，包括潮流方程约束、节点电压约束、配电网电储能系统约束、逆变器约束；步骤3，基于非合作博弈方法建立VPP经济性与配电网安全性博弈模型。采用上述方案后，本专利技术基于非合作博弈理论建立了VPP经济性与配电网安全性博弈模型，使VPP能够在获得较大利润的同时，配电网也能够保持较高的安全性。附图说明图1是改进的江苏盐城城北变八引线配电网示意图；图2是VPP经济调度模型与非合作博弈模型的调度方案比较图；图3是VPP经济调度模型与非合作博弈模型的结果比较图；图4是配电网安全性模型与非合作博弈模型的调度方案比较图；图5是配电网安全性模型与非合作博弈模型的结果比较图；图6是本专利技术的流程图；图7是风/光出力以及电价场景削减结果图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案及有益效果进行详细说明。如图6所示，本专利技术提供一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，包括如下步骤：步骤1，输入电价、风光出力的预测数据；输入燃气轮机、电储能系统等参数，构造VPP经济调度模型，包括构建优化目标：建立以VPP利润最大化为目标的函数，构建约束条件，包括：燃气轮机约束、电储能系统约束、VPP内部功率平衡约束、配电网功率平衡约束；步骤2，输入配电网网架参数，潮流约束参数；构造配电网安全性模型，包括潮流方程约束、节点电压约束、配电网电储能系统约束、逆变器约束；步骤3，基于非合作博弈方法建立VPP经济性与配电网安全性博弈模型；步骤4，调用GAMS软件求解该非合作博弈模型，结果表明：VPP与配电网以非合作方式进行博弈，能够使VPP在获得较大利润的同时，配电网也能够保持较高的安全性，验证了该模型的有效性和合理性。所述步骤1建立VPP经济调度模型，建立虚拟电厂经济调度目标函数和约束条件，包括以下步骤：(1)目标函数VPP所有者的优化目标是整体利润最大，包括参与日前电力市场所得的收入，向负荷售电所得的收入以及燃气轮机的运行和启停成本，其目标函数可表示为：其中，T为一天的总时段数；nw,ns,np为风电出力、光伏出力以及电价场景数，π(w),π(s),π(p)为第w组风电出力、第s组光伏出力以及第p组电价场景的概率；λp(t)为第p组电价场景下时段t的电力市场电价；Gwsp(t)为第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下时段t的VPP电力市场交易量，其值为正表示VPP向电力市场售电，其值为负表示VPP从电力市场购电；为第p组电价场景下时段t的负荷电价；为VPP在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下时段t的向负荷售电量；为燃气轮机在时段t的运行成本；为布尔变量表示燃气轮机是否启动，启动时不启动时Sf为燃气轮机的启动成本。燃气轮机的运行成本用分段线性函数表示：w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，u为燃气轮机的固定成本；为布尔变量表示燃气轮机是否工作，工作时不工作时kj为燃气轮机第j段发电成本斜率；为t时段燃气轮机在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的第j段出力。(2)约束条件1)VPP燃气轮机的约束条件w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，为t时段燃气轮机在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的总出力；rampd,rampu分别为燃气轮机的向下和向上爬坡率；分别为燃气轮机的最小最大出力。2)VPP电储能系统约束条件w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，为t时段电储能系统在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的蓄电量；分别为t时段电储能系统在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的充放电功率；为电储能系统蓄电量的上下限；为电储能系统的最大充放电功率。3)VPP内部功率平衡约束w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，gw(t),gs(t)分别为t时段第w种场景下风电场出力以及第s种场景下光伏电站出力。4)配电网功率平衡约束考虑VPP外的电储能系统由配电网进行调度管理，则配电网的功率平衡约束可以表示为：其中，D(t)为配电网总负荷；P0(t)为配电网在根节点处的电力市场购电量；Pcharge(t)为t时段配电网电储能系统的充电功率；Pdisch(t)为t时段配电网电储能系统的放电功率。所述步骤2建立配电网安全性模型，包括以下步骤：(1)目标函数：其中，NB为配电网的节点数；Viws(t)为t时段第w组风电出力，第s组光伏出力场景下节点i的实际电压；Vref,i为节点i的额定电压。(2)约束条件：1)潮流方程约束其中，gdisch(t)为t时段VPP电储能系统的放电功率；PGT(t),QGT(t)为t时段VPP燃气轮机的有功无功出力；Gij,Bij分别为导纳矩阵的实部和虚部；为t时段第w组风电出力，第s组光伏出力场景下节点i,j的电压相角差；PLi(t),QLi(t)为t时段节点i的有功无功负荷；G(t)为t时段VPP的电力市场交易量；gcharge(t)为t时段VPP电储能系统的充电功率；Qw(t),Qs(t),QGT(t)分别为t时段风电场、光伏电站、燃气轮机的无功出力；Qinv(t)为t时段逆变器的无功调节量，若为正则表示向系统注入无功；Q0(t)为t时段上级电网注入配电网的无功功率。2)配电网电储能系统约束SDESS(t)＝SDESS(t-1)+Pcharge(t)-Pdisch(t)其中，SDESS(t)为t时段配电网电储能系统的蓄电量；为配电网电储能系统蓄电量上下限；为配电网电储能系统最大充放电功率。3)逆变器约束考虑光伏电站中装设有逆变器，通过调节逆变器的无功注入或吸收量实现对电压的改善，提高配电网的安全性能，逆变器约束条件可以表示为：其中，为逆变器的最大无功调节量；Sinv为逆变器容量；为光伏电站的最大有功出力。4)不等式约束条件PGTmin≤PGT(t)≤PGTmaxQGTmin≤QGT(t)≤QGTmaxVimin≤Viws(t)≤VimaxPlxmin≤Plx(t)≤P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，根据原始数据构造VPP经济调度模型，建立以VPP利润最大化为目标的函数，构建约束条件；步骤2，构造配电网安全性模型，包括潮流方程约束、节点电压约束、配电网电储能系统约束、逆变器约束；步骤3，基于非合作博弈方法建立VPP经济性与配电网安全性博弈模型。

【技术特征摘要】
1.一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，根据原始数据构造VPP经济调度模型，建立以VPP利润最大化为目标的函数，构建约束条件；步骤2，构造配电网安全性模型，包括潮流方程约束、节点电压约束、配电网电储能系统约束、逆变器约束；步骤3，基于非合作博弈方法建立VPP经济性与配电网安全性博弈模型。2.如权利要求1所述的一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述步骤1中，VPP所有者的优化目标是整体利润最大，包括参与日前电力市场所得的收入，向负荷售电所得的收入以及燃气轮机的运行和启停成本，其目标函数表示为：其中，T为一天的总时段数；nw,ns,np分别为风电出力、光伏出力以及电价场景数，π(w),π(s),π(p)分别为第w组风电出力、第s组光伏出力以及第p组电价场景的概率；λp(t)为第p组电价场景下时段t的电力市场电价；Gwsp(t)为第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下时段t的VPP电力市场交易量，其值为正表示VPP向电力市场售电，其值为负表示VPP从电力市场购电；为第p组电价场景下时段t的负荷电价；为VPP在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下时段t的向负荷售电量；为燃气轮机在时段t的运行成本；为布尔变量表示燃气轮机是否启动，启动时不启动时Sf为燃气轮机的启动成本；其中，燃气轮机的运行成本用分段线性函数表示：w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，u为燃气轮机的固定成本；为布尔变量表示燃气轮机是否工作，工作时不工作时kj为燃气轮机第j段发电成本斜率；为t时段燃气轮机在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的第j段出力。3.如权利要求2所述的一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述步骤1中，约束条件包括：VPP燃气轮机的约束条件w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，为t时段燃气轮机在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的总出力；rampd,rampu分别为燃气轮机的向下和向上爬坡率；分别为燃气轮机的最小最大出力；VPP电储能系统约束条件w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，为t时段电储能系统在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的蓄电量；分别为t时段电储能系统在第w组风电出力，第s组光伏出力以及第p组电价场景下的充放电功率；为电储能系统蓄电量的上下限；为电储能系统的最大充放电功率；VPP内部功率平衡约束条件w∈nw，s∈ns，p∈np,t∈T其中，gw(t),gs(t)分别为t时段第w种场景下风电场出力以及第s种场景下光伏电站出力；配电网功率平衡约束条件其中，D(t)为配电网总负荷；P0(t)为配电网在根节点处的电力市场购电量；Pcharge(t)为t时段配电网电储能系统的充电功率；Pdisch(t)为t时段配电网电储能系统的放电功率。4.如权利要求1所述的一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述步骤2中，配电网安全性模型的目标函数是：其中，NB为配电网的节点数；Viws(t)为t时段第w组风电出力，第s组光伏出力场景下节点i的实际电压；Vref,i为节点i的额定电压。5.如权利要求4所述的一种考虑配电网安全性的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述步骤2中，潮流方程约束其中，gdisch(t)为t时段VPP电储能系统的放电功率；PGT(t),QGT...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国强，钱苇航，卫志农，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