一种均衡运行分布式电源发电并网的方法技术

本发明专利技术提供了一种均衡运行分布式电源发电并网的方法，包括：设立虚拟电厂、计算电源输出功率、优化多目标调度。通过本发明专利技术方法能实现VPP整体最优的运营策略；同时MTEA能够凸显清洁能源环境友好特性。

A method of grid connection of distributed generation with balanced operation

【技术实现步骤摘要】
一种均衡运行分布式电源发电并网的方法
本专利技术属于电网调控

技术介绍
近年来，为应对能源短缺与环境恶化的双重压力，分布式能源发展速度十分迅猛。但是，因其自身小容量、分布分散及出力随机的禀赋，分布式能源规模化并网给系统安全稳定运行带来了极大的挑战。这就要求研究如何灵活、安全、可靠控制多类型分布式能源，虚拟电厂(Virtualpowerplant，VPP)能够利用先进的聚合手段，将风电、光伏发电、储能以及可控负荷等，进行优势互补和最优配置，以提升分布式能源的并网空间。因此，研究虚拟电厂的最优调度运行方法，对于实现分布式能源的优化利用有着重要的实践价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种均衡运行分布式电源发电并网的方法，包括：设立虚拟电厂、计算电源输出功率、优化多目标调度。进一步地，所述的设立虚拟电厂是将风电场、生物质发电、储能系统、光伏电站、燃气轮机以及柔性负荷集成为虚拟电厂。进一步地，所述的计算电源输出功率包括计算WPP/PV输出功率、计算ESS输出功率、计算BPG输出功率。进一步地，所述的优化多目标调度包括优化常规调度、优化风险规避、计算程度优化数值。通过本专利技术方法的能实现VPP整体最优的运营策略；同时MTEA能够凸显清洁能源环境友好特性。附图说明图1为虚拟电厂的基本结构图。图2为改进IEEE30节点系统结构图。图3为典型负荷日风、光及负荷数据图。图4为综合最优模式下VPP调度优化结果图。图5为不同参数下发电出力和运营收益图。具体实施方式实施例1本专利技术选择改进的IEEE30节点系统作为仿真系统，最大和最小负荷为2.25MW和1.5MW。其中，在2号节点处增加1×1MWWPP，在6号节点增加1×0.5MW·hESS，在5号节点增加1×0.5MWWPP，1×0.5MWPV和1×1MWCGT，在8号节点增加1×0.5MWWPP，1×0.5MWPV和1×1MWBPG。其中，CGT机组的向上爬坡速率为0.1MW/h，向下爬坡速率为0.2MW/h；CGT机组的启动时间和停机时间均为0.15h，将发电成本系数进行线性化，取两段参数分别为110￥/MW和362￥/MW；CGT机组单次的启动成本和停机成本均为0.102￥/kW·h。同样，设定储能系统的充电功率和放电功率分别为0.1MW和0.12MW，充放电过程中伴随的能量损耗率为4％，初始蓄能量为0。IBDR提供的输出功率上限为0.1MW，PBDR产生的负荷波动幅度也为0.1MW，参照文献[16]设定虚拟电厂不同类型电源的上网电价。同时，设定设定初始置信度β和鲁棒系数Γ均为0.9，风光预测精度e为0.9,进而进行多目标模型的求解。选取典型负荷日风、光及负荷数据作为模型输入数据。1.设立虚拟电厂为充分利用多种分布式电源，本专利技术将风电场(Windpowerplant，WPP)、生物质发电(Biomasspowergeneration，BPG)、储能系统(Energystoragesystem，ESS)、光伏电站(Photovoltaicgeneration，PV)、燃气轮机(Conventiongasturbine，CGT)以及柔性负荷(Flexibleload，FL)集成为虚拟电厂(Virtualpowerplant，VPP)。其中柔性负荷主要通过IBDR参与VPP调度优化运行。在上述虚拟电厂中，WPP、PV和CGT为主要的电源，BPG用来满足剩余负荷需求；同时，由于WPP和PV具有较强不确定性，故BPG和ESS被用来为其提供备用服务。从碳排放流来看，CGT和BPG为主要碳排放源，同时，VPP与外部电网相互链接，由于当前电力结构仍以火电为主，故VPP从外部电网购电间接产生的碳排放，也需被纳入其碳排放配额中。2.计算电源输出功率(1)计算WPP/PV输出功率VPP中主要的清洁能源发电为WPP和PV，且由于外部自然条件多变性的影响，WPP和PV输出功率波动性很强。当获取风速和太阳辐射强度后，WPP和PV的出力，具体如公式(1)和公式(2)所示：式中：gR为WPP的额定功率.vin,vR,vout为WPP的切入、额定和切出风速；vt为WPP在时刻t的实时风速；为WPP在时刻t的可用出力。式中：表示PV在时刻t的最大出力；ηPV和SPV表示太阳能辐射效率和辐射面积.θt表示在时刻t的太阳能辐射强度。(2)计算ESS输出功率储能系统可以利用自身蓄电池进行充电和放电，为风电和光伏发电等非可控分布式电源提供备用服务，其输出功率可由公式(3)-公式(4)描述：式中：gESS,t为ESS在时刻t净充放电功率；uch,udis为ESS充放电状态变量。ΔgNE,t为WPP和PV的出力偏差，等于其中，和表示WPP和PV在时刻t的实际可用出力；为ESS在时刻t的最大放电和充电功率。(3)计算BPG输出功率选择沼气发电作为生物能发电的研究对象,其发电出力与燃料消耗关系见公式(5):式中：gBPG,t为沼气发电的输出功率；Fp为沼气发电的压强；FBPG,t为BPG在时刻t的发电的沼气消耗量；为常数项系数.和为沼气发电压强和沼气消耗量的线性项系数；为二次项系数。3.优化多目标调度3.1.优化常规调度3.1.1.目标函数(1)最大化运营收益其中，RWPP,t、RPV,t、RBPG,t、RCGT,t、RESS,t和RIBDR,t分别表示WPP、PV、BPG、CGT、ESS和IBDR在时刻t的运营收益；PUG,t,、gUG,t为VPP向公共电网的购电价格和购电量；由于WPP和PV发电边际成本几乎为零，故其运营收益等于电量与电价的乘积。CGT的运营收益等于发电收入减去发电成本，其发电收入等于电量和电价乘积，而发电成本包括燃料成本和启停成本，具体计算如下：式中：PCGT,t为CGT在时刻t的发电上网电价；gCGT,t为CGT在时刻t的发电出力；其中，为CGT在时刻t的燃料成本和启停成本。式中：为CGT在时刻t的天然气消耗成本；为CGT在时刻t的启停成本；aCGT、bCGT和cCGT为CGT的发电成本系数；μCGT为CGT在时刻t的的运营状态变量；和分别表示CGT的热启动成本和冷启动成本；为CGT的最小运行停机时间；为CGT的冷启动时间；为CGT在时刻t的持续停机时间。同样，对于BPG的运营收益等于发电收入减去发电成本，而发电收入等于电价和电量的乘积。发电成本同样包括燃料成本和启停成本,具体计算同公式(8)至公式(9)。进一步，ESS通过利用峰谷分时电价进行充电和放电，运营收益等于售电收入减去充电成本。IBDR一般由求响应供应商(Demandresponseprovider，DRP)提供。ESS和IBDR的运营收益计算如下:式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均衡运行分布式电源发电并网的方法，其特征在于，包括：/n设立虚拟电厂；/n计算电源输出功率；/n优化多目标调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种均衡运行分布式电源发电并网的方法，其特征在于，包括：
设立虚拟电厂；
计算电源输出功率；
优化多目标调度。


2.依据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的设立虚拟电厂是将风电场、生物质发电、储能系统、光伏电站、燃气轮机以及柔性负荷集成为虚拟电厂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红霞，张海宁，张祥成，李楠，樊伟，胡文保，陶昕，白左霞，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司经济技术研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：青海;63