一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法技术

本发明专利技术公开了属于电力系统经济运行、优化调度技术领域的一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法。步骤1：运行日前对电网调度控制中心进行负荷预测，发布次日负荷特性、调峰需求以及天气预测数据；步骤2：虚拟电厂控制中心利用步骤1得到的数据，制定各时段激励电价，并确定调度计划；步骤3：确定负荷各时段响应能力，虚拟电厂形成日前调峰计划；根据虚拟电厂与常规机组出力，电网调度控制中心制定虚拟电厂和常规机组的日前调峰计划；步骤4：运行日对日前调峰计划进行修正，形成日内调峰计划。本发明专利技术充分提高了需求侧分布式资源参与电网的机动性和灵活性，具有良好的应用价值。具有良好的应用价值。具有良好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法


[0001]本专利技术涉及电力系统经济运行、优化调度
，尤其涉及一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法。

技术介绍

[0002]近年来，可再生能源发电技术因其具有清洁性和环境友好性而获得了迅速发展，也促进了分布式光伏装机容量的迅速增加。可再生能源比例的显著提高，为电力系统运行带来了更多的不确定性，光伏发电出力随着气象变化会发生大幅度的波动，这无疑加大了系统调峰的难度。另一方面，构造清洁低碳安全高效的新一代电力系统，需进一步提高需求侧分布式资源参与电网的活力，调峰辅助服务不应只依赖于传统机组，需求侧分布式资源同样可以以聚合商的形式参与到电网调峰中，以此缓解常规机组的调峰压力，实现更好的经济价值。
[0003]虚拟电厂(virtual power plant,VPP)依托先进的测量、通讯和控制技术以实现不同区域、不同类型的分布式发电资源的协调运行，是保证配电网安全可靠经济运行的可靠途径。虚拟电厂能够更加合理科学地利用需求侧分布式发电资源，是激发其调节潜力的有效手段，具有强大的吸引力和广阔的发展前景。
[0004]调峰辅助服务分为基本调峰与深度调峰。基本调峰是指机组在规定出力范围内参与调峰，不会损害其使用寿命以及经济性，因而基本调峰是无偿调峰。而深度调峰是指机组超出自身基本出力范围进行调峰，为弥补机组损害的使用寿命以及增加的运行成本，对机组进行一定补偿，因而为有偿调峰。
[0005]目前对虚拟电厂的研究多集中于参与主能量市场的优化调度领域，仅有少量研究对虚拟电厂参与调峰辅助服务市场进行了分析。火电机组的基本出力范围为额定容量的50％，而风光等分布式发电机组的基本出力范围为额定容量的100％，因此普遍认为深度调峰只依靠火电机组进行，虚拟电厂不具有参与深度调峰的能力，仅参与基本调峰。
[0006]上述观点在某种程度上抑制了虚拟电厂参与调峰辅助服务的积极性，不利于发挥需求侧资源的最大调峰潜力，具有一定的局限性。当虚拟电厂不仅包含分布式发电机组，还聚合了大量可控负荷时，虚拟电厂便具备了深度调峰的能力。可控负荷对激励电价进行电量响应，且激励电价不同，响应电量不同。当激励电价超过虚拟电厂售电电价时，虚拟电厂的经济性受到损害，参考深度调峰定义，可认为此时的需求响应电量即为虚拟电厂参与深度调峰的电量。因此，虚拟电厂不仅可参与基本调峰，也具备参与深度调峰的能力。
[0007]基于上述分析，需要一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法，以灵活满足电网的调峰需求，最大程度发挥需求侧分布式资源的调节潜力和经济效益。因此，研究基于激励电价的虚拟电厂调峰方法是很有必要的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提出一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法，其特征在于，包括
以下步骤：
[0009]步骤1：电网调度控制中心对日前运行的电网负荷进行预测，发布次日负荷特性、调峰需求以及天气预测数据；
[0010]步骤2：虚拟电厂控制中心利用步骤1得到的数据，制定各时段激励电价，并确定调度计划；
[0011]步骤3：确定负荷各时段响应能力，虚拟电厂形成日前调峰计划；根据虚拟电厂与常规机组出力，电网调度控制中心制定虚拟电厂和常规机组的日前调峰计划；
[0012]步骤4：运行日对日前调峰计划进行修正，形成日内调峰计划。
[0013]所述步骤2具体包括以下子步骤：
[0014]步骤21：建立基于激励电价的需求响应调峰模型；虚拟电厂控制中心以15min为一时段、0.1元/kWh为步长向用户发布次日24小时激励电价，用户根据激励电价上报自身可响应容量，虚拟电厂控制中心计算负荷可响应范围，得到负荷在各时段的基本调峰能力和深度调峰能力；
[0015]所述激励电价最低为0，最高为有偿调峰电价；
[0016]步骤22：建立虚拟电厂调峰模型；确定考虑弃光惩罚成本、储能充放电成本、需求响应成本以及售电收益在内的虚拟电厂总调峰成本最小与虚拟电厂调峰后的净负荷方差最小的目标函数如下：
[0017][0018][0019]式中：C表示虚拟电厂总调峰成本，C
P
(t)表示弃光惩罚成本，C
ES
(t)表示储能充放电成本，C
DR
(t)表示需求响应成本，I
SEL
(t)表示虚拟电厂售电收益，F表示虚拟电厂调峰后的净负荷方差，PL'(t)表示虚拟电厂调峰后的系统负荷，PL
av
表示负荷平均值；其中，
[0020]C
P
(t)＝c
P
·
[P
PV,max
(t)
‑
P
PV
(t)](3)
[0021]C
ES
(t)＝c
ES
·
|min{0,P
ES
(t)}|(4)
[0022]C
DR
(t)＝c
DR
(t)
·
P
DR
(t)(5)
[0023]I
SEL
(t)＝c
SEL
·
P
VPP
(t)(6)
[0024]P
VPP
(t)＝P
PV
(t)+P
ES
(t)+P
DR
(t)(7)
[0025]式中：c
P
表示单位弃光电量惩罚费用，P
PV,max
(t)表示光伏最大出力，P
PV
(t)表示光伏实际出力；c
ES
表示储能单位充电成本，P
ES
(t)表示储能放电量，当P
ES
(t)＞0时表示储能放电，当P
ES
(t)＜0时表示储能充电；c
DR
(t)表示激励电价，P
DR
(t)表示需求响应量；c
SEL
表示市场电价，P
VPP
(t)表示虚拟电厂参与调峰容量；
[0026]确定考虑调峰容量约束、储能充放电约束以及机组出力约束在内的约束条件如下：
[0027]调峰容量约束
[0028]P
VPP
(t)≤P
PR
(t)(8)
[0029]式中：P
PR
(t)表示电网调度控制中心发布的调峰需求；
[0030]储能充放电约束
[0031]P
ES,min
(t)≤P
ES
(t)≤P
ES,max
(t)(9)
[0032]P
ES,min
(t)＝max{
‑
v
U
,P
cha
(t)
‑
P
cha,max
}(10)
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激励电价的虚拟电厂调峰方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：电网调度控制中心对日前运行的电网负荷进行预测，发布次日负荷特性、调峰需求以及天气预测数据；步骤2：虚拟电厂控制中心利用步骤1得到的数据，制定各时段激励电价，并确定调度计划；步骤3：确定负荷各时段响应能力，虚拟电厂形成日前调峰计划；根据虚拟电厂与常规机组出力，电网调度控制中心制定虚拟电厂和常规机组的日前调峰计划；步骤4：运行日对日前调峰计划进行修正，形成日内调峰计划。2.根据权利要求1所述的基于激励电价的虚拟电厂调峰方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下子步骤：步骤21：建立基于激励电价的需求响应调峰模型；虚拟电厂控制中心以15min为一时段、0.1元/kWh为步长向用户发布次日24小时激励电价，用户根据激励电价上报自身可响应容量，虚拟电厂控制中心计算负荷可响应范围，得到负荷在各时段的基本调峰能力和深度调峰能力；所述激励电价最低为0，最高为有偿调峰电价；步骤22：建立虚拟电厂调峰模型；确定考虑弃光惩罚成本、储能充放电成本、需求响应成本以及售电收益在内的虚拟电厂总调峰成本最小与虚拟电厂调峰后的净负荷方差最小的目标函数如下：的目标函数如下：式中：C表示虚拟电厂总调峰成本，C
P
(t)表示弃光惩罚成本，C
ES
(t)表示储能充放电成本，C
DR
(t)表示需求响应成本，I
SEL
(t)表示虚拟电厂售电收益，F表示虚拟电厂调峰后的净负荷方差，PL'(t)表示虚拟电厂调峰后的系统负荷，PL
av
表示负荷平均值；其中，C
P
(t)＝c
P
·
[P
PV,max
(t)
‑
P
PV
(t)](3)C
ES
(t)＝c
ES
·
|min{0,P
ES
(t)}|(4)C
DR
(t)＝c
DR
(t)
·
P
DR
(t)(5)I
SEL
(t)＝c
SEL
·
P
VPP
(t)(6)P
VPP
(t)＝P
PV
(t)+P
ES
(t)+P
DR
(t)(7)式中：c
P
表示单位弃光电量惩罚费用，P
PV,max
(t)表示光伏最大出力，P
PV
(t)表示光伏实际出力；c
ES
表示储能单位充电成本，P
ES
(t)表示储能放电量，当P
ES
(t)＞0时表示储能放电，当P
ES
(t)＜0时表示储能充电；c
DR
(t)表示激励电价，P
DR
(t)表示需求响应量；c
SEL
表示市场电价，P
VPP
(t)表示虚拟电厂参与调峰容量；确定考虑调峰容量约束、储能充放电约束以及机组出力约束在内的约束条件如下：调峰容量约束P
VPP
(t)≤P
PR
(t)(8)式中：P
PR
(t)表示电网调度控制中心发布的调峰需求；
储能充放电约束P
ES,min
(t)≤P
ES
(t)≤P
ES,max
(t)(9)P
ES,min
(t)＝max{
‑
v
U
,P
cha
(t)
‑
P
cha,max
}(10)P
ES,max
(t)＝min{v
D
,P
cha
(t)}(11)P
cha
(t)＝P
cha
(t
‑
1)
‑
P
ES
(t)(13)P

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新元，程雪婷，刘志良，张谦，暴悦爽，王玮茹，王锬，张一帆，石新聪，薄利明，皮军，李蒙赞，陈丹阳，崔校瑞，
申请(专利权)人：华北电力大学国网山西省电力公司，
类型：发明
国别省市：