一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法技术

本发明专利技术公开了一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，配电网调度层作为上层调度中枢，依据配电网运行情况，对含多个光储型虚拟电厂的区域配电网下达总发电任务指令；光储型虚拟电厂作为分布式光储的聚合体，通过通信技术传输承接配电网调度层下达的发电任务，并且依据各个虚拟电厂自身的发电成本模型，基于各光储型虚拟电厂发电边际成本一致性进行电厂间的协调分配；厂内互动控制层对本虚拟电厂分配到的发电任务进行合理优化，根据光储的运行状态进行互动控制。本发明专利技术在追求全网收益最大化的同时保障虚拟电厂自身的边际成本效益，以更高效、经济地满足调控中心下达的总发电任务。达的总发电任务。达的总发电任务。

【技术实现步骤摘要】
一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法


[0001]本专利技术涉及一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，属于光储设备


技术介绍

[0002]在现有技术中，公开日期为2019年5月的文献《计及风险约束的虚拟电厂能量管理建模》(王海冰等，上海交通大学)建立虚拟电厂能量管理模型，来研究虚拟电厂对下属各分布式电源的能量管理，综合考虑虚拟电厂内各种分布式电源的不确定性，追求有限条件下虚拟电厂收益最大化。公开日期为2016年8月的文献《基于多代理的虚拟电厂协调优化调度策略研究》(李铁松等，东北电力大学)分析了虚拟电厂内部多级分层调控互动策略，调整分布式电源出力来减少成本。上述两篇文献公开的技术方案存在的技术缺陷为：考虑单一虚拟电厂和内部分布式电源的能量管理，而并没有充分考虑多个虚拟电厂之间的协调调控。公开日期为2020年8月的文献《基于博弈论的虚拟电厂电源优化配置》(侯晨佳等，华北电力大学)分析了不同虚拟电厂结构下的风、光、燃、储四种电源的装机容量，考虑装机占比及风险偏好系数对联盟稳定性的影响，确保了投资商之间稳定合作，保证虚拟电厂结构的长期稳定。但是该文献存在的技术缺陷为：只强调了电网的整体收益而未考虑虚拟电厂自身收益，各虚拟电厂之间为合作方式，缺少虚拟电厂间的调度协调和针对自身特点对发电任务的合理分配。
[0003]因此，现有技术未解决如何实现配电网内多个虚拟电厂厂间与厂内多层级协调调控的技术问题，未能在实现多个虚拟电厂之间的经济协调调度的同时，兼顾单个虚拟电厂内部的协调互动控制。r/>
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，按照涵盖配电网调度层、光储型虚拟电厂厂间协调调度层、厂内互动控制层3个层级的分层协调调控方式，在建立光储虚拟电厂成本模型基础上，基于边际成本一致性收敛原理实现多个虚拟电厂之间的发电任务协调调度，同时结合光伏、储能发电特点实现单个虚拟电厂内部的光储协调互动控制，调控内部光伏和储能的工作状态，在追求全网收益最大化的同时保障虚拟电厂自身的边际成本效益，以更高效、经济地满足调控中心下达的总发电任务。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：以包含配电网调度层、光储型虚拟电厂厂间协调调度层、厂内互动控制层的3层分层协调控制方式运行，其中，配电网调度层下达总的发电任务给光储型虚拟电厂厂间协调调度层，光储型虚拟电厂厂间协调调度层负责光储型虚拟电厂厂间有功功率发电任务协调分配控制，厂内互动控制层负责光储型虚拟电厂厂内光伏和储能发电的互动控制；
[0008]步骤2：建立光储型虚拟电厂发电成本模型；
[0009]步骤3：在光储型虚拟电厂厂间协调调度层，基于各光储型虚拟电厂发电边际成本一致性，进行多个光储型虚拟电厂之间的有功功率发电任务分配；
[0010]步骤4：在厂内互动控制层，根据步骤3中本虚拟电厂分配到的有功功率发电任务，进行厂内光伏和储能发电的互动控制，使虚拟电厂内部光伏发电功率得以消纳。
[0011]本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
[0012]前述一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，步骤1中，配电网调度层下达的总发电任务与各虚拟电厂分配到的发电任务有如下公式：
[0013][0014]式中i＝1,2,...,m，其中m是含多个光储型虚拟电厂的区域配电网中光储型虚拟电厂的总数，P
T
是区域配电网的总发电任务，P
i
是第i个虚拟电厂分配到的发电任务；
[0015][0016]式中ΔP
T
是配电网调控层下达给区域配电网的总增发发电任务，ΔP
i
是第i个虚拟电厂分配到的增发发电任务；
[0017]光储型虚拟电厂厂间协调调度层下达发电任务给各个虚拟电厂的厂内互动控制层，各虚拟电厂发电任务与厂内光伏和储能发电任务有如下公式：
[0018][0019]式中是第i个虚拟电厂内光伏模块互动控制后的发电任务，是第i个虚拟电厂内储能模块互动控制后的发电任务；
[0020][0021]式中是第i个虚拟电厂内光伏模块互动控制后的增发发电任务，是第i个虚拟电厂内储能模块互动控制后的增发发电任务。
[0022]前述一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，步骤2中建立光储型虚拟电厂发电成本模型的方法为：将光储型虚拟电厂发电成本定义为光储型虚拟电厂自身输出功率的二次函数，发电成本模型如下：
[0023]C
i
(P
i
)＝α
i
P
i2
+β
i
P
i
+λ
i
ꢀꢀꢀ
(5)
[0024]式中C
i
是第i个虚拟电厂的发电成本，P
i
是第i个虚拟电厂分配到的发电任务，α
i
、β
i
、λ
i
为发电成本系数；
[0025]对所有光储型虚拟电厂的发电成本求和可得发电总成本，如下：
[0026][0027]式中，C
T
是所有光储型虚拟电厂发电总成本。
[0028]前述一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，优选的，α取值在0～103之间，β取值在0～10之间，λ取值在10
‑2～10
‑4之间。
[0029]前述一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，步骤3中，基于各光储型虚拟电厂发电边际成本一致性，进行多个光储型虚拟电厂之间的有功功率发电任务分配的方法，步骤如下：
[0030]1)单个光储型虚拟电厂输出有功功率的边际成本为：
[0031][0032]式中，M
i
是第i个虚拟电厂输出有功功率的边际成本，通过对虚拟电厂的发电成本函数求P
i
的偏导获得，P
i
是第i个虚拟电厂分配到的发电任务，C
i
是第i个虚拟电厂的发电成本；
[0033]2)边际成本一致性收敛模型：
[0034][0035]式中，M
i[t+1]是第i个虚拟电厂在t+1时刻的边际成本，M
j[t]是第j个虚拟电厂在t时刻的边际成本，w
ij
是迭代系数，其设置方法如下：
[0036][0037]式中，n
i
是第i个虚拟电厂的邻居数，n
j
是第j个虚拟电厂的邻居数，N
i
是第i个虚拟电厂的邻居集合，γ是收敛系数；
[0038]由于配电网调度层指令下达的各虚拟电厂有功功率增量ΔP
i
会对其发电边际成本产生影响，将式(8)中的边际成本一致性收敛模型更新为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：以包含配电网调度层、光储型虚拟电厂厂间协调调度层、厂内互动控制层的3层分层协调控制方式运行，其中，配电网调度层下达总的发电任务给光储型虚拟电厂厂间协调调度层，光储型虚拟电厂厂间协调调度层负责光储型虚拟电厂厂间有功功率发电任务协调分配控制，厂内互动控制层负责光储型虚拟电厂厂内光伏和储能发电的互动控制；步骤2：建立光储型虚拟电厂发电成本模型；步骤3：在光储型虚拟电厂厂间协调调度层，基于各光储型虚拟电厂发电边际成本一致性，进行多个光储型虚拟电厂之间的有功功率发电任务分配；步骤4：在厂内互动控制层，根据步骤3中本虚拟电厂分配到的有功功率发电任务，进行厂内光伏和储能发电的互动控制，使虚拟电厂内部光伏发电功率得以消纳。2.如权利要求1所述的一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，其特征在于，步骤1中，配电网调度层下达的总发电任务与各虚拟电厂分配到的发电任务有如下公式：式中i＝1,2,...,m，其中m是含多个光储型虚拟电厂的区域配电网中光储型虚拟电厂的总数，P
T
是区域配电网的总发电任务，P
i
是第i个虚拟电厂分配到的发电任务；式中ΔP
T
是配电网调控层下达给区域配电网的总增发发电任务，ΔP
i
是第i个虚拟电厂分配到的增发发电任务；光储型虚拟电厂厂间协调调度层下达发电任务给各个虚拟电厂的厂内互动控制层，各虚拟电厂发电任务与厂内光伏和储能发电任务有如下公式：P
i
＝P
ipv
+P
ies
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中P
ipv
是第i个虚拟电厂内光伏模块互动控制后的发电任务，P
ies
是第i个虚拟电厂内储能模块互动控制后的发电任务；ΔP
i
＝ΔP
ipv
+ΔP
ies
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中ΔP
ipv
是第i个虚拟电厂内光伏模块互动控制后的增发发电任务，ΔP
ies
是第i个虚拟电厂内储能模块互动控制后的增发发电任务。3.如权利要求1所述的一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，其特征在于，步骤2中建立光储型虚拟电厂发电成本模型的方法为：将光储型虚拟电厂发电成本定义为光储型虚拟电厂自身输出功率的二次函数，发电成本模型如下：C
i
(P
i
)＝α
i
P
i2
+β
i
P
i
+λ
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中C
i
是第i个虚拟电厂的发电成本，P
i
是第i个虚拟电厂分配到的发电任务，α
i
、β
i
、λ
i
为发电成本系数；对所有光储型虚拟电厂的发电成本求和可得发电总成本，如下：
式中，C
T
是所有光储型虚拟电厂发电总成本。4.如权利要求3所述的一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，其特征在于，α取值在0～103之间，β取值在0～10之间，λ取值在10
‑2～10
‑4之间。5.如权利要求1所述的一种计及光储型虚拟电厂边际成本的分层协调调控方法，其特征在于，步骤3中，基于各光储型虚拟电厂发电边际成本一致性，进行多个光储型虚拟电厂之间的有功功率发电任务分配的方法，步骤如下：1)单个光储型虚拟电厂输出有功功率的边际成本...

【专利技术属性】
技术研发人员：任萱，笪涛，朱鹏，孙海翔，张子阳，侯超，孙维伟，马骏毅，孙东杰，岳帅，王辉，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，
类型：发明
国别省市：