一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型与方法技术

本发明专利技术公开一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型与方法，所述模型为多目标优化调度模型，多目标优化调度模型基于节点虚拟机组的构建，在配网目标函数的基础上调用台区虚拟电厂内节点虚拟机组，构建节点虚拟机组包括以下步骤，S1、采用一阶ETP模型对建筑物热动态特性进行描述，计算得到其可调节潜力，并将其类比储能形成房屋空调储能模型，S2、对各节点具备的电储能进行模型构建，S3、对台区虚拟电厂内具备分布式光伏的节点进行模型构建，计算其有功和无功可调节潜力，S4、各节点对其所具备分布式资源的调节潜力进行加和。本发明专利技术模型与方法，实现资源的充分利用，有助于提高设备的利用率，减少扩容改造投资，减少线路改造投资。资。资。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型与方法


[0001]本专利技术涉及电力系统配电网优化调度
，具体是一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型与方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济发展电力负荷特性恶化，负荷增速高于电量增速，部分热点区域易出现线路过载，加之分布式光伏的发展，电网电源结构改变，配电网运行方式也随之发生变化，部分节点易出现电压越限问题。
[0003]随着虚拟电厂(VPP)技术的发展，用户侧分布式资源可通过聚合构建虚拟电厂参与配电网运行，由于分布式光伏本身配置有无功设备，与其他可调有功负荷资源可形成同时具备有功和无功调节能力的虚拟电厂，如何基于实际供电台区情况优化调用虚拟电厂资源解决线路过载，实现电压调整等多目标优化尚未得到很好的解决。现有研究多基于智能算法或配置权重解决多目标优化问题，存在求解效率低，Pareto最优解质量差等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型与方法，以较高的求解效率优化调用台区内分布式资源，降低峰谷差率，缓解部分区域线路过载问题，助力电力系统电压调整。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，所述模型为多目标优化调度模型，多目标优化调度模型基于节点虚拟机组的构建，在配网目标函数的基础上调用台区虚拟电厂内节点虚拟机组；
[0007]所述构建节点虚拟机组包括以下步骤：
[0008]S1、采用一阶ETP模型对建筑物热动态特性进行描述，计算得到其可调节潜力，并将其类比储能形成房屋空调储能模型；
[0009]S2、对各节点具备的电储能进行模型构建；
[0010]S3、对台区虚拟电厂内具备分布式光伏的节点进行模型构建，计算其有功和无功可调节潜力；
[0011]S4、各节点对其所具备分布式资源的调节潜力进行加和，形成节点虚拟机组。
[0012]进一步的，所述台区虚拟电厂的多目标补偿模型构建包括以下步骤：
[0013]步骤1、基于综合能源服务公司等聚合商将台区虚拟电厂内各节点虚拟机组进行聚合构建虚拟电厂，并接收上级调度中心的调度指令对各节点虚拟机组进行出力安排；
[0014]步骤2、选择依赖于节点总电力需求的线性市场价格模型来表示节点虚拟机组的售电电价。
[0015]进一步的，所述目标函数包括最小化调用成本、最小化潮流不均衡度和最小化电压偏差。
[0016]进一步的，所述目标函数为最小化调用成本的计算如下，虚拟电厂由各节点虚拟机组组成，在调用虚拟电厂参与电力系统优化运行时，以调用虚拟电厂资源成本最小为目标函数：
[0017][0018]式中，下标k表示具有虚拟机组的节点编号，N
k
表示具有节点虚拟总数；c
re,k
(t)为调用节点虚拟机组无功单价。
[0019]进一步的，所述目标函数为最小化潮流不均衡度的计算如下，部分热点地区负荷密度高，使得配网潮流分布不均衡，当出现扰动时负载率较高的线路容易过载引发系统故障，可通过调用虚拟电厂资源来均衡配网区域的潮流，以潮流不均衡度最小为目标，即
[0020][0021][0022]式中,B(t)为配网区域潮流不均衡度；H0(t)和H(t)分别为虚拟电厂参与调度运行前后配网区域的潮流熵；H
max
为潮流熵最大值。
[0023]进一步的，所述目标函数为最小化电压偏差的计算如下，配网区域内部分节点对电压质量要求较高，通过调用虚拟电厂资源来改善配网的电压水平，以调度周期内部分节点电压偏差最小为优化目标
[0024][0025]式中，U
i
(t)为虚拟电厂进行电压调节后的节点i电压；U
ref
为配网网络参考电压。
[0026]进一步的，所述配网负荷峰谷差过大，在负荷高峰时段可能会存在变电站重载，调用虚拟电厂来使配网区域负荷峰谷差率处于一定的水平,
[0027][0028]式中，R为配网分区的日负荷峰谷差率；R
max
为允许的最大峰谷差率；
[0029]所述配网应满足如下潮流约束
[0030][0031][0032]式中，P
ij
(t)和Q
ij
(t)为节点i流向节点j的有功和无功功率；r
ij
和x
ij
分别为节点i和j之间线路的电阻和电抗；P
j
(t)和Q
j
(t)分别为节点j流入的有功功率和无功功率；u(j)为功率流向节点j的节点集合；v(j)为节点j功率流向的节点的集合；
[0033]所述配网中各节点电压应满足如下约束
[0034][0035]式中，U
i
(t)为节点i的电压；和分别为节点i电压幅值的下限和上限；
[0036]线路传输功率应满足如下约束
[0037][0038]式中，为线路l传输功率的最大值；
[0039]配网虚拟电厂的出力应满足如下约束
[0040][0041]P
vpp,k
(t)＝P
vir,k
(t)
‑
ΔP
ch/dis,k
(t)+ΔP
pv,k
(t)
[0042][0043]式中，S
vpp
(t)为虚拟电厂视在功率；ΔP
ch/dis,k
(t)和ΔP
pv,k
(t)分别为节点虚拟机组内部储能和光伏出力功率上调整量；Q
vpp,k
(t)为节点虚拟机组的无功出力；
[0044]配网的潮流熵如下式所示：
[0045][0046]式中，μ
l
(t)为线路l的负载率；为当前线路l的潮流值；L为线路总条数；
[0047]给定一个常数列A＝{a1,a2,
…
,a
f
,
…
,a
z
}，l
f
表示负载率μ
l
∈(a
f
,a
f+1
]的输电线路条数，把各个负载区间内的线路条数比例化得：
[0048][0049][0050]式中，C为常数，取为ln10，当系统中所有支路的负载率都在同一个区间时，H(t)为零，这时系统的潮流分布处于最均衡状态，即线路承载的潮流与其容量成正比；而当系统中所有线路的负载率都不在同一个区间时，H(t)便达到最大值：
[0051][0052]一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型的方法，所述方法包括对节点虚拟机组内部资源可调度潜力分析、基于配网优化的多目标优化模型及基于AUGMECON2的多目标模型求解方法。
[0053]进一步的，所述求解方法包括以下步骤：
[0054]A.二阶锥松弛...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述模型为多目标优化调度模型，多目标优化调度模型基于节点虚拟机组的构建，在配网目标函数的基础上调用台区虚拟电厂内节点虚拟机组；所述构建节点虚拟机组包括以下步骤：S1、采用一阶ETP模型对建筑物热动态特性进行描述，计算得到其可调节潜力，并将其类比储能形成房屋空调储能模型；S2、对各节点具备的电储能进行模型构建；S3、对台区虚拟电厂内具备分布式光伏的节点进行模型构建，计算其有功和无功可调节潜力；S4、各节点对其所具备分布式资源的调节潜力进行加和，形成节点虚拟机组。2.根据权利要求1所述的一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述台区虚拟电厂的多目标补偿模型构建包括以下步骤：步骤1、基于综合能源服务公司等聚合商将台区虚拟电厂内各节点虚拟机组进行聚合构建虚拟电厂，并接收上级调度中心的调度指令对各节点虚拟机组进行出力安排；步骤2、选择依赖于节点总电力需求的线性市场价格模型来表示节点虚拟机组的售电电价。3.根据权利要求1所述的一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述目标函数包括最小化调用成本、最小化潮流不均衡度和最小化电压偏差。4.根据权利要求3所述的一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述目标函数为最小化调用成本的计算如下，虚拟电厂由各节点虚拟机组组成，在调用虚拟电厂参与电力系统优化运行时，以调用虚拟电厂资源成本最小为目标函数：式中，下标k表示具有虚拟机组的节点编号，N
k
表示具有节点虚拟总数；c
re,k
(t)为调用节点虚拟机组无功单价。5.根据权利要求3所述的一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述目标函数为最小化潮流不均衡度的计算如下，部分热点地区负荷密度高，使得配网潮流分布不均衡，当出现扰动时负载率较高的线路容易过载引发系统故障，可通过调用虚拟电厂资源来均衡配网区域的潮流，以潮流不均衡度最小为目标，即电厂资源来均衡配网区域的潮流，以潮流不均衡度最小为目标，即式中,B(t)为配网区域潮流不均衡度；H0(t)和H(t)分别为虚拟电厂参与调度运行前后配网区域的潮流熵；H
max
为潮流熵最大值。
6.根据权利要求3所述的一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述目标函数为最小化电压偏差的计算如下，配网区域内部分节点对电压质量要求较高，通过调用虚拟电厂资源来改善配网的电压水平，以调度周期内部分节点电压偏差最小为优化目标式中，U
i
(t)为虚拟电厂进行电压调节后的节点i电压；U
ref
为配网网络参考电压。7.根据权利要求3所述的一种虚拟电厂参与配电网多目标优化调度模型，其特征在于，所述配网负荷峰谷差过大，在负荷高峰时段可能会存在变电站重载，调用虚拟电厂来使配网区域负荷峰谷差率处于一定的水平,式中，R为配网分区的日负荷峰谷差率；R
max
为允许的最大峰谷差率；所述配网应满足如下潮流约束所述配网应满足如下潮流约束式中，P
ij
(t)和Q
ij
(t)为节点i流向节点j的有功和无功功率；r
ij
和x
ij
分别为节点i和j之间线路的电阻和电抗；P
j
(t)和Q
j
(t)分别为节点j流入的有功功率和无功功率；u(j)为功率流向节点j的节点集合；v(j)为节点j功率流向的节点的集合；所述配网中各节点电压应满足如下约束式中，U
i
(t)为节点i的电压；和分别为节点i电压幅值的下限和上限；线路传输功率应满足如下约束
‑
P
lmax
≤P
l0
(t)≤P
lmax
式中，为线路l传输功率的最大值；配网虚拟电厂的出力应满足如下约束P
vpp,k
(t)＝P
vi...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建勇，高赐威，宋梦，严兴煜，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：