一种虚拟电厂运行风险应对方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟电厂运行风险应对方法。考虑虚拟电厂实际运行中面临的多项风险，包括不平衡能量惩罚风险、弃风弃光惩罚风险、调频性能不合格风险和调频补偿减少风险；建立小时前调度计划优化问题模型，调整分布式能源及需求响应负荷的运行基点和调频备用容量，降低虚拟电厂或聚合商的运行成本。本发明专利技术解决了新能源不确定性及预测误差等风险对虚拟电厂或聚合商运行成本影响较大等问题。

A risk response method of virtual power plant operation

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟电厂运行风险应对方法
本专利技术属于电力系统的虚拟电厂
，特别涉及了一种虚拟电厂运行风险应对方法。
技术介绍
为了缓解化石能源危机及相应的环境污染与气候恶化等问题，近年来越来越多的可再生能源以分布式资源的形式接入电网。然而，分布式资源往往具有容量小及不确定性强等特点，在许多国家的电力市场上往往存在准入性、便利性及经济性等方面的问题。虚拟电厂技术通过聚合分布式能源与储能电池协同参与调频市场，充分利用各种类型分布式资源的优势，是解决上述问题的一种有效方式。在基于性能补偿的调频机制下，调频性能是实现虚拟电利润最大化的一项关键参数。现有技术方案均考虑了发电机组或负荷侧资源提供调频辅助服务的性能，并将其作为运行策略优化的一项重要依据。然而，现有运行策略中的调频性能计算模型均未综合地考虑虚拟电厂在的竞标策略和新能源不确定性对调频性能的影响，即虚拟电厂的调频性能有可能过低而受到系统管理者的惩罚，或是调频补偿降低等风险。此外，现有研究与方法中，往往将不平衡能量与弃风弃光风险等单独考虑，不能表征多项运行风险间相互影响的关系。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种虚拟电厂运行风险应对方法。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种虚拟电厂运行风险应对方法，其特征在于：考虑虚拟电厂实际运行中面临的多项风险，包括不平衡能量惩罚风险、弃风弃光惩罚风险、调频性能不合格风险和调频补偿减少风险；建立小时前调度计划优化问题模型，调整分布式能源及需求响应负荷的运行基点和调频备用容量，降低虚拟电厂或聚合商的运行成本。进一步地，所述小时前调度计划优化问题模型的目标函数如下：minC＝Cub+Cub_p+Cng_p-Revenuerg上式中，C为目标函数；Cub表示虚拟电厂在该小时购买不平衡电量的成本；Cub_p表示虚拟电厂在该小时因不平衡电量受到的经济惩罚；Cng_p表示虚拟电厂在该小时因弃风弃光受到的行政惩罚；Revenuerg表示虚拟电厂因提供调频辅助服务而获得的经济补偿；其中：上式中，λub表示该小时不平衡电量的单位成本，为已知量或预测量，是该优化问题的输入参数；Pi表示该小时分布式能源i的发电计划，即能量基点，为决策变量；Ndg表示虚拟电厂内分布式能源的数量；Png表示该小时内新能源的发电功率，即能量基点，为决策变量；L表示该小时负荷量，为预测量，是该优化问题的输入参数；Pbaseline表示调度中心向虚拟电厂发布的该小时调度计划，即虚拟电厂的能量基点，为已知量，是该优化问题的输入参数；λub_p表示该小时不平衡电量的单位惩罚价格，为已知量，是该优化问题的输入参数；λng_p表示该小时弃风弃光的单位惩罚价格，为已知量，是该优化问题的输入参数；表示该小时新能源的最大输出功率，为预测量，是该优化问题的输入参数；λrg表示该小时调频备用辅助服务的单位补偿，为已知量或预测量，是该优化问题的输入参数；K表示虚拟电厂的调频性能；Ndr表示虚拟电厂内调频需求响应的数量；Ri表示该小时分布式能源i的调频备用容量，为决策变量；Rj表示该小时调频需求响应机组或聚合商i的调频备用容量，为决策变量。进一步地，所述虚拟电厂的调频性能K的计算方法如下：K＝A·SD+B·SC+C·SPdmax＝argmax(σ(d))上式中，SD、SC和SP分别表示组成虚拟电厂调频性能的延迟分数、相关性分数和精确度分数，A、B和C分别为三者的加权平均系数；N表示精确度分数的统计时段内采样点个数，采样时段为300s，每10s采样一次，故N为30；y(t)表示虚拟电厂在t时刻的实际调频响应功率，其值为实际功率与能量基点的差值；x(t)表示自动控制发电中心下发的调频信号；表示虚拟电厂接收到的调频信号x(t)的绝对值的平均；d表示虚拟电厂在统计时段内的调频响应采样序列与虚拟电厂接收到自动控制发电中心下发的调频信号采样序列相差d个时间段；和分别为调频响应采样序列与调频信号采样序列在300s的采样时间段内的平均值。进一步地，所述小时前调度计划优化问题模型的约束条件包括如下的分布式能源运行约束：Pimin≤Pi≤PimaxPi+Ri≤PimaxPimin≤Pi-Ri上式中，Pimin和Pimax分别为分布式发电机组i的最小运行功率和最大运行功率。进一步地，所述小时前调度计划优化问题模型的约束条件包括如下的爬坡率约束；Pi,h-Pi,h-1＜Ui,Pi,h＞Pi,h-1Pi,h-Pi,h-1＜Di,Pi,h＜Pi,h-1上式中，Pi,h与Pi,h-1分别表示分布式发电机组i在h与h-1时刻的能量基点，Pi,h为决策变量，Pi,h-1为已知量；Ui和Di分别表示两种情况下分布式发电机组i一小时内的最大爬坡率。进一步地，所述小时前调度计划优化问题模型的约束条件包括如下的调频性能约束：K≥Kmin上式中，Kmin表示PJM市场规则中所规定调频机组的最低调频性能。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术综合考虑了虚拟电厂运行中存在的不平衡能量惩罚风险、弃风弃光惩罚风险、调频性能不合格风险与调频补偿减少风险，制定相应的虚拟电厂运行策略，在保证虚拟电厂或聚合商满足内部负荷的用电需求基础上，通过重新调整分布式能源及需求响应负荷的运行基点及调频备用容量，实现了虚拟电厂或聚合商的经济效益优化(即运行成本降低)的效果，解决了新能源不确定性及预测误差等风险对虚拟电厂或聚合商运行成本影响较大等问题。具体实施方式本专利技术设计了一种虚拟电厂运行风险应对方法，考虑虚拟电厂实际运行中面临的风险，建立小时前调度计划优化问题模型，从而降低虚拟电厂或聚合商的运行成本。实时运行风险：本专利技术中是指不平衡能量惩罚风险、弃风弃光惩罚风险、调频性能不合格风险和调频补偿减少风险。小时前调度计划：本专利技术中是指分布式能源及需求响应负荷的运行基点和调频备用容量两个方面。小时前调度计划优化问题的数学模型如下：(1)目标函数小时前调度计划优化问题的优化目标为最小化该小时的虚拟电厂运行成本。虚拟电厂的运行成本主要包括四部分：第一部分为虚拟电厂在该小时购买不平衡电量的成本；第二部分为虚拟电厂在该小时因不平衡电量受到的经济惩罚；第三部分为虚拟电厂在该小时因弃风弃光受到的行政惩罚；第四部分为负成本，表示虚拟电厂因提供调频辅助服务而获得的经济补偿。该优化问题的目标函数如公式(1)所示：minC＝Cub+Cub_p+Cng_p-Revenuerg(1)其中，Cub表示虚拟电厂在该小时购买不平衡电量的成本；Cub_p表示虚拟电厂在该小时因不平衡电量受到的经济惩罚；Cng_p表示虚拟电厂在该小时因弃风弃光受到的行政惩罚；Revenuerg表示虚拟电厂因提供调频辅助服务而获得的经济补偿；各部分的具体表达式如公式(2)至(5)所示：其中，式(2)中的λub表示该小时不平衡电量的单位成本，为已知量或预测量，是该问题的输入参数；Pi表示该小时分布式能源i的发电计划，即能量基点，为决策变量；Ndg表示虚拟电厂内分布式能源的数量；Png表示该小时内新能源的发电功率，即能量基点，为决策变量；L表示该小时负荷量，为预测量，是该问题的输入参数；Pbaseline表示调度中心向虚拟电厂发布的该小时调度计划，即虚拟电厂的能量基点，为已知量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟电厂运行风险应对方法，其特征在于：考虑虚拟电厂实际运行中面临的多项风险，包括不平衡能量惩罚风险、弃风弃光惩罚风险、调频性能不合格风险和调频补偿减少风险；建立小时前调度计划优化问题模型，调整分布式能源及需求响应负荷的运行基点和调频备用容量，降低虚拟电厂或聚合商的运行成本。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟电厂运行风险应对方法，其特征在于：考虑虚拟电厂实际运行中面临的多项风险，包括不平衡能量惩罚风险、弃风弃光惩罚风险、调频性能不合格风险和调频补偿减少风险；建立小时前调度计划优化问题模型，调整分布式能源及需求响应负荷的运行基点和调频备用容量，降低虚拟电厂或聚合商的运行成本。2.根据权利要求1所述虚拟电厂运行风险应对方法，其特征在于：所述小时前调度计划优化问题模型的目标函数如下：minC＝Cub+Cub_p+Cng_p-Revenuerg上式中，C为目标函数；Cub表示虚拟电厂在该小时购买不平衡电量的成本；Cub_p表示虚拟电厂在该小时因不平衡电量受到的经济惩罚；Cng_p表示虚拟电厂在该小时因弃风弃光受到的行政惩罚；Revenuerg表示虚拟电厂因提供调频辅助服务而获得的经济补偿；其中：上式中，λub表示该小时不平衡电量的单位成本，为已知量或预测量，是该优化问题的输入参数；Pi表示该小时分布式能源i的发电计划，即能量基点，为决策变量；Ndg表示虚拟电厂内分布式能源的数量；Png表示该小时内新能源的发电功率，即能量基点，为决策变量；L表示该小时负荷量，为预测量，是该优化问题的输入参数；Pbaseline表示调度中心向虚拟电厂发布的该小时调度计划，即虚拟电厂的能量基点，为已知量，是该优化问题的输入参数；λub_p表示该小时不平衡电量的单位惩罚价格，为已知量，是该优化问题的输入参数；λng_p表示该小时弃风弃光的单位惩罚价格，为已知量，是该优化问题的输入参数；表示该小时新能源的最大输出功率，为预测量，是该优化问题的输入参数；λrg表示该小时调频备用辅助服务的单位补偿，为已知量或预测量，是该优化问题的输入参数；K表示虚拟电厂的调频性能；Ndr表示虚拟电厂内调频需求响应的数量；Ri表示该小时分布式能源i的调频备用容量，为决策变量；Rj表示该小时调频需求响应机组或聚合商i的调频备用容量，为决策变量。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建林，郭明星，黎靖邦，高赐威，杨春，乔卫东，邵宇鹰，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司经济技术研究院，东南大学，
类型：发明
国别省市：上海,31