一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法技术

一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，包括以下步骤：S1：获取虚拟电厂系统中产消者的数量及其装备的分布式设备信息；S2：获取虚拟电厂中产消者各个分布式设备的运行约束；S3：读取面向虚拟电厂的上网电价和购电电价，并建立合作模式下的电厂内任意联盟的收益函数；S4：获取电厂内各个可再生能源的出力概率密度函数，建立虚拟电厂能量优化目标函数及其约束；S5：优化虚拟电厂目标函数，得到虚拟电厂大联盟取得最大收益时各个产消者的可再生能源输出功率和负荷功率；S6：计算大联盟的实际收益；S7：求取大联盟下各个联盟满意度最高的分配策略；S8：计算大联盟收益分配方案。本发明专利技术有效提高了虚拟电厂的整体收益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法
本专利技术涉及智能电网能量管理
，特别涉及一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法。
技术介绍
随着储能、光伏发电、弹性负荷、电动汽车等分布式能源的快速发展，传统电力系统的被动管理模式已无法实现对分布式能源的有效管理，也无法保证分布式电源加入时电力系统的安全性和可靠性。虚拟电厂(virtualpowerplant，VPP)技术通过先进的控制、计量、通信等技术，将多种不同类型的分布式能源聚合为一个整体参与电力市场，通过能量管理系统实现电厂内多种能源的系统优化运行，实现当前电力系统对分布式能源的安全应用和有效管理。然而，虚拟电厂内部的分布式能源数量多、分散分布，而且像光伏、风机、弹性负荷等分布式电源具有较强的出力不确定性。同时，虚拟电厂内部发/用电主体与电厂之间存在利益目标不一致的情况。因此，如何实现虚拟电厂内部分布式能源的协调优化以获取电厂整体的最大收益，以及如何公平合理地分配该收益是一个亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种基于合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤S1：获取虚拟电厂系统中产消者的数量及其装备的分布式设备信息；/n步骤S2：获取虚拟电厂中产消者各个分布式设备的运行约束；/n步骤S3：读取面向虚拟电厂的上网电价和购电电价，并建立合作模式下的电厂内任意联盟的收益函数；/n步骤S4：获取电厂内各个可再生能源的出力概率密度函数，建立虚拟电厂能量优化目标函数及其约束；/n步骤S5：优化虚拟电厂目标函数，得到虚拟电厂大联盟取得最大收益时各个产消者的可再生能源输出功率和负荷功率；/n步骤S6：计算大联盟的实际收益；/n步骤S7：求取大联盟下各个联盟满意度最高的分配策略...

【技术特征摘要】
1.一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：获取虚拟电厂系统中产消者的数量及其装备的分布式设备信息；
步骤S2：获取虚拟电厂中产消者各个分布式设备的运行约束；
步骤S3：读取面向虚拟电厂的上网电价和购电电价，并建立合作模式下的电厂内任意联盟的收益函数；
步骤S4：获取电厂内各个可再生能源的出力概率密度函数，建立虚拟电厂能量优化目标函数及其约束；
步骤S5：优化虚拟电厂目标函数，得到虚拟电厂大联盟取得最大收益时各个产消者的可再生能源输出功率和负荷功率；
步骤S6：计算大联盟的实际收益；
步骤S7：求取大联盟下各个联盟满意度最高的分配策略；
步骤S8：计算大联盟收益分配方案。


2.如权利要求1所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的虚拟电厂系统中包括多个产消者和一个独立控制中心，控制中心负责产消者与上级电力市场之间的双边能量交易；所述的虚拟电厂系统中所有产消者的集合为P＝{1,2,…i,…P}，即大联盟，其中i表示所述虚拟电厂中第i个产消者，P为所述综合能源系统中的产消者数量；所述的产消者具有弹性负荷、风机、储能系统及电动汽车中的一种或多种分布式能源装置；所述分布式设备信息包括电动汽车容量、电动汽车V2G接入与离开时间、风机发电容量与出力上下限、储能设备容量、储能最大充电功率和最小充电功率。


3.如权利要求1或2所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的产消者所有的分布式设备包括弹性负荷、风机、储能系统及电动汽车等；所述的弹性负荷的运行约束有：在时段t上的最小功率和最大功率、在时段t的爬坡功率和滑坡功率限制、弹性负荷在优化期间的耗能约束；所述的储能系统的运行约束有：在时段t上的最大出力功率和最小出力功率、时段t上储能荷电状态SOC的上下限、储能系统的额定容量限制，如下：
2.1)弹性负荷的运行约束
虚拟电厂中弹性负荷的集合为对任意时段t∈T，对于任意弹性负荷其运行必须满足如下约束：









其中，表示弹性负荷j在时段t的功率；表示弹性负荷j在时段t-1的功率；是弹性负荷j在时段t最大和最小功率；是弹性负荷j在时段t的爬坡功率和滑坡功率；是弹性负荷j在优化期间T的耗能约束；
2.2)储能系统ESS的运行约束

储能系统ESS的集合，对任何储能系统必须满足下述约束：









SOCj,0＝SOCj,T(7)
式中，表示ESSj在时段t的充电功率，负值表示放电功率；和分别表示ESSj最大放电功率和最大充电功率；SOCt是第j个储能系统在时刻t的荷电状态；SOCt-1是第j个储能系统在时刻t-1的荷电状态；SOCj,0是初始荷电状态；分别是充电效率和放电效率；SOCmin/SOCmax是荷电状态的上下限；是第j个储能系统的容量，T表示储能系统与电网相连接的时间段；
电动汽车是一种移动储能设备，其运行约束与(4)～(7)相同，T表示电动汽车接入电网的时间段。


4.如权利要求1或2所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述步骤3中，所建立的虚拟电厂合作博弈模型为收益博弈模型如下：
对于任意联盟P'∈2P，收益函数以及相应的决策空间用式(12)表述：



其中λE≤λC，而且式(12)所表示的合作博弈模型具有超可加性。


5.如权利要求4所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，在所述步骤S3中的联盟P′的收益函数的内容如下：
联盟P′的收益函数包括联盟与电力公司交易净收益、弹性负荷效益函数和储能系统效益函数，其公式为



其中，[x]+＝max(x,0)，eP'和cP'分别表示联盟P'中可再生能源的输出功率和产消者的负荷功率；ei,t表示产消者i的可再生能源机组在时段t的输出功率；cj,t表示产消者i在时段t的负荷功率；λE/λC表示虚拟电厂与电力公司之间的卖/买电价。和分别表示弹性负荷和储能系统的集合。表示弹性负荷-j在时段t的功率；表示储能系统-j在时段t的充电功率，负值表示放电功率；

表示产消者-j中弹性负荷的效益函数，对任意时段t∈T，任意弹性负荷



其中，υj＞0,ζj≥0。该弹性负荷效用函数是一个单...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵崇娟，唐明，胡真瑜，林捷，陈家乾，柏建良，孙龙祥，詹锐烽，胡锐，徐荣华，冯昌森，沈佳静，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司湖州供电公司，湖州电力设计院有限公司，浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33