一种可控负荷集群提供电网备用辅助服务的优化调度方法技术

一种可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，包括以下步骤：步骤1，采集负荷集群中各可控负荷的运行参数；步骤2，以步骤1获取的运行参数，确定各个可控负荷的灵活特性，并构建各个可控负荷的运行约束和调节容量模型；步骤3，获取日前全天各个时段的电价数据；步骤4，以步骤2、3获取的模型和数据，以及以可控负荷集群总体费用最小为目标，建立可控负荷集群运行并提供备用容量的优化模型；步骤5，可控负荷聚合商根据步骤4的结果，向电网提供备用并参与集中市场，在市场出清完成后，获得出清结果，包括各时段用电价格、备用容量价格、以及应提供的备用容量；并进一步将备用容量分配给各个可控负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种可控负荷集群提供电网备用辅助服务的优化调度方法
本专利技术涉及电力系统运行领域，尤其涉及电力系统中可控负荷集群提供电网备用辅助服务的优化调度问题。
技术介绍
随着智能电网以及能源互联网的发展，“柔性负荷”、“电网友好型负荷”等概念被提出并逐步得到了实际应用。能源互联网的在用户侧体现主要为电力负荷的信息互联。一方面用户可以响应市场价格信号或激励机制，改变用电行为。另一方面可以实现负荷的实时在线控制，满足电力系统快速的功率平衡控制需求。以电动汽车为代表的负荷具有灵活的功率调节能力。借助于智能用电技术，以温控型为代表的工商业负荷具有较大的功率调节潜力。随着可再生能源发电接入水平的不断增加，电网的功率平衡方式不再只是“电源跟随负荷波动”，同时也存在“可控负荷跟随电源出力波动”的情况，需求侧资源也将对电网功率平衡发挥重要作用。负荷参与电网辅助服务潜力已得到了广泛的研究。已有研究建立了可控负荷聚合商提供负荷跟踪备用的调度模型，可控负荷聚合商能够为系统提供类似于传统电源的15min的旋转备用与30min的非旋转备用服务。温控负荷聚合商也可以提供负荷跟踪备用，缓解传统机组的旋转备用压力。也有研究分析提出了一种电动汽车聚合商的下垂控制策略，使电动汽车为电网提供一次调频服务，降低系统的频率偏差。借助先进的通信与控制技术，需求侧资源可以根据响应时间和响应特性的不同提供不同时间尺度上的备用服务。需求侧备用主要采用基于聚合商或代理商的运行模式，针对其技术可行性已开展了较多的研究。然而，负荷集群与传统机组不同，一方面，负荷运行受总用电需求限制，使得各个时段上的备用容量相互制约；另一方面，负荷用电场景多样，使得负荷集群的能量边界难以准确建模。因此，负荷集群的备用容量建模与备用市场参与策略是研究负荷侧备用所面临的关键问题。为此，本专利提出了可控负荷集群的提供电网备用辅助服务的优化调度方法。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种可控负荷集群参与备用辅助服务市场的优化调度方法，激励需求侧灵活资源主动参与电网功率平衡调节，从而提高电网的灵活性与安全性，并降低负荷的总体用电费用。本专利技术采用如下的技术方案。一种可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，包括以下步骤：步骤1，采集电网中可控负荷集群的运行参数；步骤2，以步骤1获取的运行参数，构建可控负荷集群中各个可控负荷的运行约束和调节容量模型；步骤3，获取日前全天各个时段的电价数据，以λt表示日前全天各个时段的电价数据；步骤4，以步骤2、3获取的模型和数据，以及以可控负荷集群总体费用最小为目标，建立可控负荷集群的运行与备用容量优化模型；步骤5，可控负荷聚合商根据步骤4的结果，向电网提供备用并参与集中市场，在市场出清完成后，获得出清结果，包括各时段用电价格、并用容量价格、以及应提供的备用容量；据此将备用容量分配给各可控负荷。优选地，步骤1中，可控负荷集群的运行参数包括：各个可控负荷的负荷类型，包括功率灵活型和状态灵活型；功率灵活型可控负荷是指该可控负荷不能随时停止用电，但可以适当调节用电功率，该可控负荷只能启动一次，状态灵活型是指该可控负荷可以随时停止用电。优选地，步骤1中，可控负荷集群的运行参数还包括：各个可控负荷的可行用电时段，以[Ti，0，Ti，end]表示第i个可控负荷的可行用电时段，其中，Ti，0表示第i个可控负荷的开始用电时段，Ti，end第i个可控负荷的停止用电时段；各个可控负荷的总用电需求，以Qi表示第i个可控负荷的总用电需求；各个可控负荷的最大负荷功率，以Pi，max表示第i个可控负荷的最大用电功率；各个可控负荷的最小负荷功率，以Pi，min表示第i个可控负荷的最小用电功率。优选地，步骤2中，对于功率灵活型可控负荷，以如下公式(1)表示第i个可控负荷的最大、最小用电功率约束，bi，tPi，min≤pi，t≤bi，tPi，max(1)式中：pi，t表示第i个可控负荷的用电功率，Pi，min表示第i个可控负荷的最小用电功率，Pi，max表示第i个可控负荷的最大用电功率，bi，t表示第i个可控负荷的运行状态标志变量，若bi，t＝1表示第i个可控负荷在t时段处于运行状态，若bi，t＝0表示第i个可控负荷在t时段处于关停状态，t表示时段；以如下公式(2)表示第i个可控负荷的总用电量需求约束，式中：Qi表示第i个可控负荷的总用电量需求，Ti，0表示第i个可控负荷的开始用电时段，Ti，end第i个可控负荷的结束用电时段；以如下公式(3)表示第i个可控负荷运行连续性约束，公式(3)表示第i个可控负荷只能启动一次。优选地，步骤2中，对于状态灵活型负荷，以如下公式(1)表示第i个可控负荷的最大、最小用电功率约束，bi，tPi，min≤pi，t≤bi，tPi，max(1)式中：pi，t表示第i个可控负荷的用电功率，Pi，min表示第i个可控负荷的最小用电功率，Pi，max表示第i个可控负荷的最大用电功率，bi，t表示第i个可控负荷的运行状态标志变量，若bi，t＝1表示第i个可控负荷在t时段处于运行状态，若bi，t＝0表示第i个可控负荷在t时段处于关停状态，t表示时段；以如下公式(2)表示第i个可控负荷的总用电量需求约束，式中：Qi表示第i个可控负荷的总用电量需求，Ti，0表示第i个可控负荷的开始用电时段，Ti，end第i个可控负荷的结束用电时段。优选地，步骤2中，以如下公式(4)、(5)表示功率灵活型负荷的调节容量，以如下公式(6)、(7)表示状态灵活型负荷的调节容量，式中：表示第i个可控负荷的最大向上功率调节容量，表示第i个可控负荷的最大向下功率调节容量。优选地，步骤4中，以如下公式(8)表示可控负荷集群的向上功率调节容量，以如下公式(9)表示可控负荷集群的向下功率调节容量，式中：表示可控负荷集群的向上功率调节容量，表示可控负荷集群的向下功率调节容量，表示第i个可控负荷的最大向上功率调节容量，表示第i个可控负荷的最大向下功率调节容量，N表示可控负荷集群包含的可控负荷数量。优选地，步骤4中，以如下公式(10)表示可控负荷集群的目标函数，式中：pA，t表示可控负荷集群的整体用电负荷，以如公式(11)表示，λt表示全天各个时段的电价数据，表示系统向上备用容量价格，表示系统向下备用容量价格，V为一天内的总时段数。优选地，步骤4中，对于功率灵活型负荷集群，以第i个可控负荷的最大、最小用电功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，采集电网中可控负荷集群的运行参数；/n步骤2，以步骤1获取的运行参数，构建可控负荷集群中各个可控负荷的运行约束和调节容量模型；/n步骤3，获取日前全天各个时段的电价数据，以λ

【技术特征摘要】
1.一种可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采集电网中可控负荷集群的运行参数；
步骤2，以步骤1获取的运行参数，构建可控负荷集群中各个可控负荷的运行约束和调节容量模型；
步骤3，获取日前全天各个时段的电价数据，以λt表示日前全天各个时段的电价数据；
步骤4，以步骤2、3获取的模型和数据，以及以可控负荷集群总体费用最小为目标，建立可控负荷集群的运行与备用容量优化模型；
步骤5，可控负荷聚合商根据步骤4的结果，向电网提供备用并参与集中市场，在市场出清完成后，获得出清结果，包括各时段用电价格、并用容量价格、以及应提供的备用容量；据此将备用容量分配给各可控负荷。


2.根据权利要求1所述的可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，其特征在于：
步骤1中，可控负荷集群的运行参数包括：各个可控负荷的负荷类型，包括功率灵活型和状态灵活型；
功率灵活型可控负荷是指该可控负荷不能随时停止用电，但可以适当调节用电功率，该可控负荷只能启动一次，状态灵活型是指该可控负荷可以随时停止用电。


3.根据权利要求2所述的可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，其特征在于：
步骤1中，可控负荷集群的运行参数还包括：
各个可控负荷的可行用电时段，以[Ti，0，Ti，end]表示第i个可控负荷的可行用电时段，其中，Ti，0表示第i个可控负荷的开始用电时段，Ti，end第i个可控负荷的停止用电时段；
各个可控负荷的总用电需求，以Qi表示第i个可控负荷的总用电需求；
各个可控负荷的最大负荷功率，以Pi，max表示第i个可控负荷的最大用电功率；
各个可控负荷的最小负荷功率，以Pi，min表示第i个可控负荷的最小用电功率。


4.根据权利要求3所述的可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，其特征在于：
步骤2中，对于功率灵活型可控负荷，以如下公式(1)表示第i个可控负荷的最大、最小用电功率约束，
bi，tPi，min≤pi，t≤bi，tPi，max(1)
式中：
pi，t表示第i个可控负荷的用电功率，
Pi，min表示第i个可控负荷的最小用电功率，
Pi，max表示第i个可控负荷的最大用电功率，
bi，t表示第i个可控负荷的运行状态标志变量，若bi，t＝1表示第i个可控负荷在t时段处于运行状态，若bi，t＝0表示第i个可控负荷在t时段处于关停状态，
t表示时段；
以如下公式(2)表示第i个可控负荷的总用电量需求约束，



式中：
Qi表示第i个可控负荷的总用电量需求，
Ti，0表示第i个可控负荷的开始用电时段，
Ti，end第i个可控负荷的结束用电时段；
以如下公式(3)表示第i个可控负荷运行连续性约束，



公式(3)表示第i个可控负荷只能启动一次。


5.根据权利要求3或4所述的可控负荷集群提供备用辅助服务的优化调度方法，其特征在于：
步骤2中，对于状态灵活型负荷，以如下公式(1)表示第i个可控负荷的最大、最小用电功率约束，
bi，tPi，min≤pi，t≤bi，tPi，max(1)
式中：
pi，t表示第i个可控负荷的用电功率，
Pi，min表示第i个可控负荷的最小用...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶宇飞，赵华，李晓萌，张振安，朱全胜，高泽，刘芳冰，潘雪晴，田春笋，吕泉，张忠，张嘉澍，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，大连理工大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41