一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法技术

本发明专利技术涉及一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，包括以下步骤：1)定义全景理论在虚拟电厂的组建的应用；2)聚合多种分布式电源构建虚拟电厂主体；3)以虚拟电厂的组建总成本最小作为第一目标函数，虚拟电厂内分布式电源聚合能量最小作为第二目标函数建立虚拟电厂组建模型，并构建虚拟电厂组建模型中的约束条件；4)采用混合整数线性规划法进行求解，获取分布式电源的参数信息，并根据分布式电源的参数信息组建虚拟电厂。与现有技术相比，本发明专利技术具有快速可靠、可行性高、适用范围广等优点。适用范围广等优点。适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法


[0001]本专利技术涉及虚拟电厂优化领域，尤其是涉及一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法。

技术介绍

[0002]虚拟电厂概念的核心为“聚合”，目的是解决以风电、光伏发电机组为代表的分布式电源单独并网运行技术上的困难。将这类分布式电源分类聚合成为一个整体，对外体现出发电厂的出力特性，是解决上述问题的有效方法，构成以分布式电源为主体的虚拟电厂。另外，将大量电动汽车充电负荷进行统一管理，参与相应机制，构成需求响应型虚拟电厂，可以更好发挥可控负荷在经济性和安全性上的效益。
[0003]截止目前很少有对虚拟电厂组建各组成部分的研究。但考虑到组建虚拟电厂的主要成员为分布式电源等，因此对风电场、微网、综合能源系统等进行规划的研究成果，对于虚拟电厂的组建问题具有借鉴意义。某些文献建立了包括储能及需求响应在内的虚拟电厂模型，研究了由间歇性可再生能源、储能系统和一个传统电厂构成的虚拟电厂，将电动汽车引入虚拟电厂，考虑其作为电源与负荷的双重特性建立了考虑环境成本及发电成本的多目标模型。另有文献考虑虚拟电厂内部各发电单元的发电成本和可调度容量，建立评价各发电单元的适应度函数，提出了一种考虑各方共赢的均衡调度策略。
[0004]因此，急需构建一种基于全景理论的虚拟电厂模型，同时考虑虚拟电厂组建的总成本以及出力的波动性构建虚拟电厂多目标模型进行分布式电源参数优化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，包括以下步骤：
[0008]1)定义全景理论在虚拟电厂的组建的应用；
[0009]2)聚合多种分布式电源构建虚拟电厂主体；
[0010]3)以虚拟电厂的组建总成本最小作为第一目标函数，虚拟电厂内分布式电源聚合能量最小作为第二目标函数建立虚拟电厂组建模型，并构建虚拟电厂组建模型中的约束条件；
[0011]4)采用混合整数线性规划法进行求解，获取分布式电源的参数信息，并根据分布式电源的参数信息组建虚拟电厂。
[0012]所述的步骤1)中，全景理论作为一种聚合方法，以系统能量函数的减小为基础，通过确定分布式电源的组合方式预测虚拟电厂范围内资源聚合的最佳情况，全景理论在虚拟电厂的组建的应用包括匹配度参数、损耗度以及系统能量，所述的匹配度参数用以表示两个成员(分布式电源)聚合在一起运行的适配程度，匹配度越大证明两个成员在一起联合运
行的潜力越大，所述的损耗度由分布式电源的分组情况、成员的规模参数，成员个体间的匹配度以及成员个体之间的距离决定，当匹配度较大的两个个体(分布式电源下的风电、光伏、储能、电动汽车)不在同一组时，则会增大分组的损耗度，反之，则会减少分组的损耗度，所述的能量函数由成员的规模参数、联合运行的匹配度和成员个体间的距离决定，当两个匹配度大的个体在同一分组且两个匹配度小的个体不在同一分组时，系统能量越低，通过上述定义，利用全景理论能量函数求解分布式电源的最佳分组，即虚拟电厂内分布式电源的聚合情况。
[0013]所述的步骤2)中，分布式电源包括风电、光伏、储能设备和电动汽车。
[0014]对于风电和光伏，虚拟电厂在风电和光伏出力范围之内优先利用，并通过桨距角和逆变器使其出力在一定范围内可调，其数学模型表达式为：
[0015][0016][0017]其中，和分别为t时段第i个风机和光伏的实际出力，和分别为t时段第i个风机和光伏出力的预测值，和分别为风电和光伏出力的调控系数，即认为风电出力区间的上、下限分别为光伏出力区间的上、下限为
[0018]对于储能设备，作为虚拟电厂的重要组成部分，储能设备在虚拟电厂中起到平抑功率波动、满足系统负荷需求以及改善系统电能质量的作用。储能单元在系统中负荷需求较小，能量富余的时候，将多余的能量储存起来以备用，当负荷需求短缺，能量短缺的时候，释放储存的能量以满足用户侧和设备的需求。采用蓄电池作为典型的储能设备，蓄电池不仅能够提高系统的稳定性，抑制可再生能源的功率波动，同时也是虚拟电厂实现经济调度的重要手段，其数学模型表达式为：
[0019][0020]其中，分别为t、t+1时段储能装置的储电容量，和分别为储能装置的充、放电效率，P
tstore
和P
trelease
分别为储能装置t时段的充、放电功率，Δt为时间间隔。
[0021]对于电动汽车，其用电行为引起负荷发生一定改变，V2G(vehicle to grids)技术可实现电动汽车向电网放电，从而使得电动汽车作为虚拟电厂的储能设备加以利用。此外，电动汽车的储能作用不仅能为虚拟电厂提供辅助服务，还能使得电动汽车车主获得一部分收益，其数学模型表达式为：
[0022][0023]SOC
t+1
＝SOC
t-P
tPEV
[0024]其中，P
tPEV
为t时段电动汽车的实际出力，大于0表示放电，小于0表示充电，和
分别为t时段判断电动汽车是否充、放电的0-1变量，P
tc
和P
td
分别为t时段电动汽车的充、放电功率，SOC
t
、SOC
t+1
分别为t、t+1时段电动汽车的荷电状态。
[0025]所述的步骤3)中，所述的第一目标函数的表达式为：
[0026][0027]其中，C
tOM
为虚拟电厂t时段的维护成本，C
tPEV
为虚拟电厂t时段电动汽车与主网的交互成本，C
tex
为虚拟电厂t时段的购电成本，以满足功率平衡。
[0028]所述的步骤3)中，所述的第二目标函数的表达式为：
[0029][0030]其中，X表示分组情况，s
a
、s
b
表示个体a与b的规模参数，p
ab
表示个体a与b间的匹配度，d
ab
(X)为个体a与b之间的距离，当两个个体a与b在同组时，d
ab
(X)为0，反之，d
ab
(X)为1。
[0031]所述的步骤3)中，虚拟电厂组建模型的约束条件包括：
[0032]A、分布式电源出力约束：
[0033][0034][0035]其中，分别为第i个风机在t时段实际出力的最大值和最小值，分别为第i个风机在t时段实际出力的最大值和最小值，分别为第i个光伏在t时段实际出力的最大值和最小值；
[0036]B、储能设备出力约束：
[0037][0038][0039][0040][0041]其中，分别为储能设备容量的上下限，分别为判断储能设备是否充、放电的0-1变量；
[0042]C、功率平衡约束：
[0043][0044]P<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，其特征在于，包括以下步骤：1)定义全景理论在虚拟电厂的组建的应用；2)聚合多种分布式电源构建虚拟电厂主体；3)以虚拟电厂的组建总成本最小作为第一目标函数，虚拟电厂内分布式电源聚合能量最小作为第二目标函数建立虚拟电厂组建模型，并构建虚拟电厂组建模型中的约束条件；4)采用混合整数线性规划法进行求解，获取分布式电源的参数信息，并根据分布式电源的参数信息组建虚拟电厂。2.根据权利要求1所述的一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，其特征在于，所述的步骤1)中，全景理论在虚拟电厂的组建的应用包括匹配度参数、损耗度以及系统能量，所述的匹配度参数用以表示两个成员聚合在一起运行的适配程度，匹配度越大证明两个成员在一起联合运行的潜力越大，所述的损耗度由分布式电源的分组情况、成员的规模参数，成员个体间的匹配度以及成员个体之间的距离决定，当匹配度较大的两个个体不在同一组时，则会增大分组的损耗度，反之，则会减少分组的损耗度，所述的能量函数由成员的规模参数、联合运行的匹配度和成员个体间的距离决定，当两个匹配度大的个体在同一分组且两个匹配度小的个体不在同一分组时，系统能量越低。3.根据权利要求2所述的一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，其特征在于，所述的步骤2)中，分布式电源包括风电、光伏、储能设备和电动汽车。4.根据权利要求3所述的一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，其特征在于，对于风电和光伏，虚拟电厂在风电和光伏出力范围之内优先利用，并通过桨距角和逆变器使其出力在一定范围内可调，其数学模型表达式为：其数学模型表达式为：其中，和分别为t时段第i个风机和光伏的实际出力，和分别为t时段第i个风机和光伏出力的预测值，和分别为风电和光伏出力的调控系数，即认为风电出力区间的上、下限分别为光伏出力区间的上、下限为5.根据权利要求4所述的一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，其特征在于，对于储能设备，其数学模型表达式为：其中，分别为t、t+1时段储能装置的储电容量，和分别为储能装置的充、放电效率，P
tstore
和P
trelease
分别为储能装置t时段的充、放电功率，Δt为时间间隔。6.根据权利要求5所述的一种基于全景理论的虚拟电厂组建方法，其特征在于，对于电动汽车，其数学模型表达式为：
SOC
t+1
＝SOC
t-P
tPEV
其中，P
tPEV
为t时段电动汽车的实际出力，大于0表示放电，小于0表示充电，和分别为t时段判断电动汽车是否充、放电的0-1变量，P
tc
和P
td
分别为t时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建林，吕冉，陈凯玲，王海群，费斐，顾闻，史松峰，符杨，葛晓琳，何鈜博，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：