基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法技术

基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法，包括：建立采用多代理MAS控制方式的虚拟电厂优化调度模型：所述虚拟电厂优化调度模型包括供电侧Agent、需求侧Agent、电网Agent；所述供电侧Agent包含风电、光伏、火电；所述需求侧Agent包含柔性负荷、可充放电电动汽车；建立虚拟电厂的目标函数；建立虚拟电厂运行的约束条件；建立蓄电池模型和可充放电电动汽车模型。本发明专利技术建模方法建立的调度模型由含电动汽车与柔性负荷的负荷侧和含多种电源类型的供电侧两部分构成，考虑需求响应方法，通过优化发电侧各机组出力，控制负荷侧柔性负荷及协调电动汽车充放电，提高虚拟电厂消纳新能源发电的能力，增加虚拟电厂收益。

Modeling method for optimal dispatching of power supply side and demand side in virtual power plant based on Multi-Agent Technology

【技术实现步骤摘要】
基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法
本专利技术属于智能电网虚拟电厂优化调度
，具体涉及一种基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法。
技术介绍
目前，分布式电源并网的形式大多采用微网形式，微网主要是以用户就地消纳分布式能源为主要目标，受地理因素限制较多，在跨区域、大规模的分布式电源的充分利用及在电力市场中的规模化效益方面，具有一定的局限性。虚拟电厂技术可以在多区域大，大范围实现分布式电源的优化调度，突破微网的上述限制，有效整合大量分布式电源和柔性负荷。为此有必要对虚拟电厂技术进行深入研究。尤其是随着可充放电电动车的快速发展，其参与虚拟电厂优化调度研究不足。通常，虚拟电厂主要由3个部分构成：发电系统、能量存储单元和通信系统。发电系统主要由分布式电源、可控机组构成。能量存储单元由蓄电池等构成，可以补偿可再生能源发电出力波动。近年来，随着电动汽车的快速发展，车用蓄电池也可以成为虚拟电厂能量存储单元的重要组成部分；通信系统则负责虚拟电厂的能量管理和数据采集与监控。目前关于虚拟电厂方面的研究已开展很多，但针对虚拟电厂需求侧资源与供电侧资源联合优化调度方面的研究却不足。现有的涉及虚拟电厂优化调度的专利文献有：专利文献1：中国专利《一种计及负荷侧和电源侧的虚拟电厂多目标优化调度方法》(申请号：201610587240.5)，公开了一种计及负荷侧和电源侧的虚拟电厂多目标优化调度方法，所述计及负荷侧和电源侧的虚拟电厂多目标优化调度方法包括：建立虚拟电厂的多目标优化调度模型及其相关的求解算法，该方法考虑了环境因素及运行成本，提高了新能源的利用效率。专利文献2：中国专利《一种考虑不确定性的虚拟电厂竞价及利益分配方法及系统》(申请号：201710898385.1)，提出了一种基于多代理方式的考虑不确定性的虚拟电厂内部分布式电源的竞价及利益分配方法及系统，主要是建立基于风险因子的改进Shapley值来优化竞价。专利文献3：中国专利《一种区域范围内需求响应系统》(申请号：201810385485.9)公开了一种需求响应系统，该系统整合大、中、小容量的用户到需求响应平台上，通过该平台使用户快速响应供电公司的需求响应要求。上述专利文献1考虑了负荷侧和供电侧两端联合调度和竞价方法，专利文献2基于多代理模式建立考虑不确定性的虚拟电厂内部分布式电源竞价及利益分配方法，专利文献3考虑了电网与用户签订合约方式响应电网需求响应指令，但都并未考虑负荷侧电动汽车参与调度的情况，同时也没有全面考虑到虚拟电厂的通信机制。而且当用户参与调度时，上述专利文献1-3并未就可充放电电动汽车和柔性负荷分类制定相关合约。根据上述分析，现有专利文献的不足具体如下：(1)：未考虑电动汽车参与调度的情况，尤其针对可充、放电的电动汽车参与需求响应的研究不足。(2)：针对可充放电电动汽车的不同分类情况研究不足。(3)：未考虑基于多代理方式下的供电侧不同电源和需求侧柔性负荷和电动汽车的联合优化调度，对于虚拟电厂来说，其通信方式应当是其不可分割的一部分。(4)：未针对柔性负荷用户：包括可中断负荷用户和电动汽车用户，并未分别签订合约。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法，其中需求侧包含柔性负荷和电动汽车，针对客户使用电动汽车的模式，建立不同种类柔性负荷及电动汽车分别参与调度的方式，增加电网与用户的交互，增强客户体验。并通过建立目标函数优化虚拟电厂收益，使其收益最大化。本专利技术采取的技术方案为：基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法，包括以下步骤：步骤1：建立采用多代理MAS控制方式的虚拟电厂优化调度模型：所述虚拟电厂优化调度模型包括供电侧Agent、需求侧Agent、电网Agent；所述供电侧Agent包含风电、光伏、火电；供电侧Agent根据风速、光照强度及时长、检修、备用情况分别预测次日各电源的出力并进行调整；所述需求侧Agent包含柔性负荷、可充放电电动汽车。步骤2：建立虚拟电厂的目标函数：以虚拟电厂总发电成本和基于激励的需求响应成本最小、虚拟电厂售电收益和环境收益最大为目标，建立如下多目标优化函数：式中，F为虚拟电厂运行净利润，F1为虚拟电厂售电收益，F2为虚拟电厂环境收益，F3为发电成本，F4为基于激励的需求响应成本，T为一个调度周期时段数。虚拟电厂售电收益包括：用户缴费产生的收益和虚拟电厂与大电网发生交易所产生的收益：F1(t)＝cgrid(t)·Pgrid(t)+csell(t)·[Pload(t)-PL(t)+PI(t)-Pcar(t)](2)式中，Pgrid(t)表示虚拟电厂与电网的交互功率；cgrid(t)表示t时段虚拟电厂与电网电能交易价格；csell(t)为虚拟电厂向电网及用户的售电价格；cbuy(t)为虚拟电厂向电网购电价格；当Pgrid(t)≥0时，取分时购电价格，当Pgrid(t)<0，取分时售电价格；Pload(t)为虚拟电厂在t时段的原负荷；PL(t)、PI(t)分别为应用需求响应方法后削减的负荷和转移的负荷；Pcar(t)为电动汽车充放电总功率。虚拟电厂环境收益：F2(t)＝CWTPWT(t)+CPVPPV(t)+Cpeak(PI(t)+PL(t)+|Pcar(t)|)(4)式中，cWT、cPV、cpeak分别为风电、光伏、柔性负荷与电动汽车调峰功率的单位价格：元/kWh；PWT(t)、PPV(t)和分别表示风电、光伏的发电功率。虚拟电厂发电成本：虚拟电厂发电成本包括各电源的燃料费用和运行维护费用，如下所示：式中，Cr,i、Cm,i分别表示电源i单位燃料成本和单位运维成本。Cr,iPi(t)为电源i的燃料成本，Cm,iPi(t)为电源i的运行维护费用，n为电源种类数。需求响应成本：为鼓励用户在峰时段减少部分柔性负荷用电，对于响应削减负荷的用户给予补贴，该部分成本仅考虑减少柔性负荷的部分PL(t)，补贴费用为：k1和k2分别为补偿金额系数，k3为电动汽车参与调度的补偿金额系数。Pcar(t)为电动汽车充放电总功率。步骤3：建立虚拟电厂运行的约束条件：虚拟电厂运行的约束条件包括系统功率平衡、各电源输出功率限制、虚拟电厂与主网之间交互功率限制约束条件：(1)、系统功率平衡约束：Pload(t)＝PWT(t)+PPV(t)+PMT(t)+PHD(t)+PBA(t)+Pgrid(t)+PL(t)-PI(t)+Pcar(t)(7)式中，PMT(t)、PHD(t)分别为燃气轮机、火力发电机的发电功率；PBA(t)表示蓄电池的充放电总功率；Pcar(t)表示电动汽车的充放电功率。(2)、与主网交互的联络线约束：由于虚拟电厂与主网之间联络线的容量限制，因此虚拟电厂与主网的交互功率应满足如下约束：式中，分别为虚拟电厂与主网功率交互的上下限。(3)、燃气轮机、火电机组约束：|Pi(t-1)-Pi(t)|≤△i(10)式中，Pi(t)为电源i的输出功率；分别为电源i输出功率的上、下限。△i为机组爬升速率。(4)、柔性负荷：柔性负荷通过需求响应控制，当虚拟电厂控制中心发布削减负荷指令后，柔性负荷执行响应。其响应约束为：PLmin≤PL(t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：建立采用多代理MAS控制方式的虚拟电厂优化调度模型：所述虚拟电厂优化调度模型包括供电侧Agent、需求侧Agent、电网Agent；所述供电侧Agent包含风电、光伏、火电；供电侧Agent根据风速、光照强度及时长、检修、备用情况分别预测次日各电源的出力并进行调整；所述需求侧Agent包含柔性负荷、可充放电电动汽车；步骤2：建立虚拟电厂的目标函数：以虚拟电厂总发电成本和基于激励的需求响应成本最小、虚拟电厂售电收益和环境收益最大为目标，建立如下多目标优化函数：

【技术特征摘要】
1.基于多代理技术的虚拟电厂供电侧和需求侧优化调度建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：建立采用多代理MAS控制方式的虚拟电厂优化调度模型：所述虚拟电厂优化调度模型包括供电侧Agent、需求侧Agent、电网Agent；所述供电侧Agent包含风电、光伏、火电；供电侧Agent根据风速、光照强度及时长、检修、备用情况分别预测次日各电源的出力并进行调整；所述需求侧Agent包含柔性负荷、可充放电电动汽车；步骤2：建立虚拟电厂的目标函数：以虚拟电厂总发电成本和基于激励的需求响应成本最小、虚拟电厂售电收益和环境收益最大为目标，建立如下多目标优化函数：式中，F为虚拟电厂运行净利润，F1为虚拟电厂售电收益，F2为虚拟电厂环境收益，F3为发电成本，F4为基于激励的需求响应成本，T为一个调度周期时段数；虚拟电厂售电收益包括：用户缴费产生的收益和虚拟电厂与大电网发生交易所产生的收益：F1(t)＝cgrid(t)·Pgrid(t)+csell(t)·[Pload(t)-PL(t)+PI(t)-Pcar(t)](2)式中，Pgrid(t)表示虚拟电厂与电网的交互功率；cgrid(t)表示t时段虚拟电厂与电网电能交易价格；csell(t)为虚拟电厂向电网及用户的售电价格；cbuy(t)为虚拟电厂向电网购电价格；当Pgrid(t)≥0时，取分时购电价格，当Pgrid(t)<0，取分时售电价格；Pload(t)为虚拟电厂在t时段的原负荷；PL(t)、PI(t)分别为应用需求响应方法后削减的负荷和转移的负荷；Pcar(t)为电动汽车充放电总功率；虚拟电厂环境收益：F2(t)＝CWTPWT(t)+CPVPPV(t)+Cpeak(PI(t)+PL(t)+|Pcar(t)|)(4)式中，cWT、cPV、cpeak分别为风电、光伏、柔性负荷与电动汽车调峰功率的单位价格：元/kWh；PWT(t)、PPV(t)和分别表示风电、光伏的发电功率；虚拟电厂发电成本：虚拟电厂发电成本包括各电源的燃料费用和运行维护费用，如下所示：式中，Cr,i、Cm,i分别表示电源i单位燃料成本和单位运维成本；Cr,iPi(t)为电源i的燃料成本，Cm,iPi(t)为电源i的运行维护费用，n为电源种类数；需求响应成本：为鼓励用户在峰时段减少部分柔性负荷用电，对于响应削减负荷的用户给予补贴，该部分成本仅考虑减少柔性负荷的部分PL(t)，补贴费用为：k1和k2分别为补偿金额系数，k3为电动汽车参与调度的补偿金额系数；步骤3：建立虚拟电厂运行的约束条件：虚拟电厂运行的约束条件包括系统功率平衡、各电源输出功率限制、虚拟电厂与主网之间交互功率限制约束条件：(1)、系统功率平衡约束：Pload(t)＝PWT(t)+PPV(t)+PMT(t)+PHD(t)+PBA(t)+Pgrid(t)+PL(t)-PI(t)+Pcar(t)(7)式中，PMT(t)、PHD(t)分别为燃气轮机、火力发电机的发电功率；PBA(t)表示蓄电池的充放电总功率；Pcar(t)表示电动汽车的充放电功率；(2)、与主网交互的联络线约束：由于虚拟电厂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凌云，孙佳星，张涛，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42