一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统。该方法包括：根据虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；根据虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；根据传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；根据燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；根据燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；以虚拟电厂运行成本、传统电厂运行成本、燃气轮机组污染排放量和燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行分布式能源虚拟电厂运行优化处理。采用本发明专利技术的方法及系统，能够减小分布式电源不确定性对电力系统的影响，并且能够有效降低污染物排放量和总运行成本。

A distributed energy virtual power plant operation optimization method and system

【技术实现步骤摘要】
一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统
本专利技术涉及电力系统
，特别是涉及一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统。
技术介绍
虚拟电厂(VirtualPowerPlant，VPP)的物理结构不同于传统电厂，虚拟电厂依靠通信技术及软件系统，将分布式电源、储能装置、需求响应负荷等分布式能源聚合在一起，进行统一的协调控制，并参与到电力系统的运行调度当中，协调电网与分布式能源之间存在的矛盾，充分体现分布式能源为电网和用户所带来的效益。虽然虚拟电厂可为分布式能源提供一种有效的智能电网运行框架，且理论上可有效解决新能源并网消纳的问题，但虚拟电厂内部功率单元的功率协调管理以及其作为一个整体参与电力系统调度仍然存在一些难以解决的问题，如VPP内各分布式电源的功率不确定性和VPP能否像传统电厂一样为电力系统提供服务等问题。而需求响应作为虚拟电厂的重要支撑技术，可以实现源侧和荷侧之间的协调互动以及能量的双向流动，从而使得虚拟电厂能够利用需求响应资源减小分布式电源不确定性对电力系统的影响，更好地参与到电网调度中。现有针对虚拟电厂参与电力系统调度的优化运行主要是将分布式电源出力及负荷等多个随机变量的不确定性转化为确定性问题，从而对优化调度模型进行求解，但在实际虚拟电厂参与电网调度运行中，该处理方法并不能减小分布式电源不确定性对电力系统的影响。并且分布式能源虚拟电厂所聚合的功率组件中分布式可再生能源发电、需求响应负荷和储能设备运行过程中均无污染气体排放，现有技术以电力系统总运行成本最小为目标函数，单一强调经济性，并未考虑分布式能源虚拟电厂相比传统火电厂参与电力系统调度所体现的环保性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统，能够减小分布式电源不确定性对电力系统的影响，并且能够有效降低系统污染物排放量和系统总运行成本。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法，包括：获取各个时段虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率；根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；所述虚拟电厂运行成本考虑了燃气轮机组发电成本、可中断负荷断电补偿金额、储能运行成本以及风光发电运行维护成本；获取各个时段传统电厂中燃煤机组发电功率；根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；所述传统电厂运行成本考虑了燃煤机组发电成本以及燃煤机组开机和停机成本；根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；以所述虚拟电厂运行成本、所述传统电厂运行成本、所述燃气轮机组污染排放量和所述燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行优化处理，得到虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率。可选的，所述根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率，具体包括：根据如下公式确定虚拟电厂发电功率：式中，表示在t时段第j个虚拟电厂VPP的发电功率，表示第k个燃气轮机的发电功率，PIL,t(m)表示t时段第m级可中断负荷中断电量，m表示可中断负荷等级，M表示可中断负荷等级总数，表示t时段第n个储能装置充电功率，表示t时段第n个储能装置放电功率，Ptw表示t时段分布式风力发电机功率，Ptpv表示t时段分布式光伏发电机功率。可选的，所述根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本，具体包括：根据如下公式确定虚拟电厂运行成本：其中，Cen＝kenQ式中，CVPP表示VPP运行成本，Nvpp表示虚拟电厂总个数，T表示总时段，t表示时段，表示在功率为时第j个VPP运行成本，表示在t时段第j个VPP的开停机状态，表示在t时段第j个VPP为停机状态，表示在t时段第j个VPP为开机状态，ΔCen表示奖励给虚拟电厂的环境效益金额，表示第j个VPP运行成本函数，表示在功率为时燃气轮机发电成本，表示在t时段第k个燃气轮机的开停机状态，表示在t时段第k个燃气轮机为停机状态，表示在t时段第k个燃气轮机为开机状态，表示在t时段分布式风力发电机功率为Ptw时的运行维护成本，Cpv(Ptpv)表示在t时段分布式光伏发电机功率为Ptpv时的运行维护成本，表示t时段可中断负荷断电补偿金额，表示可中断负荷中断状态，表示可中断负荷中断，表示可中断负荷未中断，表示在t时段第n个储能装置充电功率为时的充电成本，表示在t时段第n个储能装置放电功率为时的放电成本，表示储能装置充电状态，表示储能装置放电状态，pIL(m)表示第m级可中断负荷补偿电价，ω表示环境效益系数，Cen(Pcpp)表示在传统电厂燃煤机组功率为Pcpp时环境污染成本，Cen(PGT)表示在虚拟电厂燃机轮机功率为PGT时环境污染成本，Scpp表示传统电厂装机容量，Svpp表示虚拟电厂额定功率，Cen表示环境污染成本函数，ken表示污染物排放量与环境污染成本转化系数，Q为燃气轮机组或燃煤机组的污染物排放量。可选的，所述根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本，具体包括：根据如下公式确定传统电厂运行成本：式中，CCPP表示传统电厂CPP运行成本，NCPP表示传统电厂总个数，表示第i个CPP发电成本函数，表示t时段第i个CPP发电功率，表示t时段第i个CPP开停机状态，表示t时段第i个CPP为停机状态，表示t时段第i个CPP为开机状态，SUi,t表示t时段第i个CPP开机成本，SDi,t表示t时段第i个CPP停机成本。可选的，所述根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量，具体包括：根据如下公式确定燃气轮机组污染排放量：QGT(PGT)＝γGTPGT+βGTPGT+αGTPGT+ζGTPGT式中，QGT(PGT)表示燃气轮机组在功率为PGT时燃气轮机组污染排放量，PGT表示燃气轮机组有功功率，γGT表示燃气轮机组排放的二氧化碳气体排放系数，βGT表示燃气轮机组排放的氧化氮气体排放系数，αGT表示燃气轮机组排放的二氧化硫气体排放系数，ζGT表示燃气轮机组排放的一氧化碳气体排放系数。可选的，所述根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量，具体包括：根据如下公式确定燃煤机组污染排放量：QCU(PCU)＝A×(γCU+βCUPCU+αCU(PCU)2)+ζCU×exp(λCUPCU)式中，QCU(PCU)表示燃煤机组在功率为PCU时燃煤机组污染排放量，PCU表示燃煤机组有功功率，A表示量化污染物排放严重程度的系数，γCU表示燃煤机组排放的二氧化碳气体排放系数，βCU表示燃煤机组排放的氧化氮气体排放系数，αCU表示燃煤机组排放的二氧化硫气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，包括：/n获取各个时段虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率；/n根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；/n根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；所述虚拟电厂运行成本考虑了燃气轮机组发电成本、可中断负荷断电补偿金额、储能运行成本以及风光发电运行维护成本；/n获取各个时段传统电厂中燃煤机组发电功率；/n根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；所述传统电厂运行成本考虑了燃煤机组发电成本以及燃煤机组开机和停机成本；/n根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；/n根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；/n以所述虚拟电厂运行成本、所述传统电厂运行成本、所述燃气轮机组污染排放量和所述燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行优化处理，得到虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，包括：
获取各个时段虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率；
根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；
根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；所述虚拟电厂运行成本考虑了燃气轮机组发电成本、可中断负荷断电补偿金额、储能运行成本以及风光发电运行维护成本；
获取各个时段传统电厂中燃煤机组发电功率；
根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；所述传统电厂运行成本考虑了燃煤机组发电成本以及燃煤机组开机和停机成本；
根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；
根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；
以所述虚拟电厂运行成本、所述传统电厂运行成本、所述燃气轮机组污染排放量和所述燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行优化处理，得到虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率。


2.根据权利要求1所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率，具体包括：
根据如下公式确定虚拟电厂发电功率：



式中，表示在t时段第j个虚拟电厂VPP的发电功率，表示第k个燃气轮机的发电功率，PIL,t(m)表示t时段第m级可中断负荷中断电量，m表示可中断负荷等级，M表示可中断负荷等级总数，表示t时段第n个储能装置充电功率，表示t时段第n个储能装置放电功率，Ptw表示t时段分布式风力发电机功率，Ptpv表示t时段分布式光伏发电机功率。


3.根据权利要求2所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本，具体包括：
根据如下公式确定虚拟电厂运行成本：



其中，






Cen＝kenQ



式中，CVPP表示VPP运行成本，Nvpp表示虚拟电厂总个数，T表示总时段，t表示时段，表示在功率为时第j个VPP运行成本，表示在t时段第j个VPP的开停机状态，表示在t时段第j个VPP为停机状态，表示在t时段第j个VPP为开机状态，ΔCen表示奖励给虚拟电厂的环境效益金额，表示第j个VPP运行成本函数，表示在功率为时燃气轮机发电成本，表示在t时段第k个燃气轮机的开停机状态，表示在t时段第k个燃气轮机为停机状态，表示在t时段第k个燃气轮机为开机状态，Cw(Ptw)表示在t时段分布式风力发电机功率为Ptw时的运行维护成本，Cpv(Ptpv)表示在t时段分布式光伏发电机功率为Ptpv时的运行维护成本，表示t时段可中断负荷断电补偿金额，表示可中断负荷中断状态，表示可中断负荷中断，表示可中断负荷未中断，表示在t时段第n个储能装置充电功率为时的充电成本，表示在t时段第n个储能装置放电功率为时的放电成本，表示储能装置充电状态，表示储能装置放电状态，pIL(m)表示第m级可中断负荷补偿电价，ω表示环境效益系数，Cen(Pcpp)表示在传统电厂燃煤机组功率为Pcpp时环境污染成本，Cen(PGT)表示在虚拟电厂燃机轮机功率为PGT时环境污染成本，Scpp表示传统电厂装机容量，Svpp表示虚拟电厂额定功率，Cen表示环境污染成本函数，ken表示污染物排放量与环境污染成本转化系数，Q为燃气轮机组或燃煤机组的污染物排放量。


4.根据权利要求3所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本，具体包括：
根据如下公式确定传统电厂运行成本：



式中，CCPP表示传统电厂CPP运行成本，NCPP表示传统电厂总个数，表示第i个CPP发电成本函数，表示t时段第i个CPP发电功率，表示t时段第i个CPP开停机状态，表...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘念，吴陈硕，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11