一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，包括基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息，本发明专利技术进一步细化虚拟电厂内部多样化资源建模、实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势。碳的优化运行优势。碳的优化运行优势。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法


[0001]本专利技术涉及一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，属于虚拟电厂建模及动态优化调度


技术介绍

[0002]随着分布式能源发电技术的逐步成熟与推广，越来越多的分布式能源被广泛运用于电力系统用户侧，作为配网中不可或缺的清洁能源，分布式能源的加入既有效降低了用户侧的碳排放水平又缓解了电力供需间的不平衡现象。另外，如何实现“源
‑
网
‑
荷
‑
储”电力电量平衡、储能管理、策略运营和优化协调运行等功能成了未来价值投资的关键技术，而虚拟电厂作为分布式能源管理的重要技术手段在工业界和学术界都得到了广泛的研究和运用，其以技术可行、经济合理、互利共赢的模式实现低碳、经济转型。
[0003]虚拟电厂是指通过分布式能源管理系统将分散安装的清洁能源、可控负荷和储能聚合作为一个特别的电厂参与电网运行。汇聚的资源可以是发电侧的正电厂，也可以是用户侧的负电厂，还可以是发电用电都有的综合电厂，其核心思想就是把各类分散可调电源、可控负荷、储能聚合起来，通过数字化的手段形成一个虚拟的电厂来做统一的管理和调度，同时作为聚合主体参与电力市场。通过虚拟电厂来进行电力调峰，将有助于少建或不建传统的火力发电厂调峰。
[0004]从虚拟电厂信息流传输控制结构来看，虚拟电厂的控制方式可以分为集中控制方式、分散控制方式、完全分散控制方式，其中集中控制方式下的虚拟电厂可以完全掌握其所辖范围内分布式单元的所有信息，并对所有发电或用电单元进行完全控制。但现有的控制方式对于经济、低碳方面的优化效果较为一般。
[0005]因此，亟需一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，进一步细化虚拟电厂内部多样化资源建模、实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，进一步细化虚拟电厂内部多样化资源模型；以期实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势；以期更深层次挖掘虚拟电厂经济低碳效益。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0008]本专利技术提供了一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，包括：
[0009]基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；
[0010]通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；
[0011]将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息。
[0012]进一步的，所述采集的虚拟电厂信息包括新能源发电特性数据、电制热单元、电储能设备特性数据、蓄热设备特性数据、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷数据、可转移热力负荷数据、常规热力负荷数据、常规电力负荷数据、虚拟电厂与大电网联络接口物理特性数据、日前预测风速、日前预测光照强度、虚拟电厂协调调度运行方式、等效低碳因子中的一种或多种。
[0013]进一步的，所述预先建立的虚拟电厂聚合资源模型包括多元化储能设备模型、电制热单元模型和分布式发电出力模型，其中，所述多元化储能设备模型包括电储能设备模型和热储能设备模型，所述分布式发电出力模型包括光伏发电模型和风机发电模型。
[0014]进一步的，所述预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，包括：
[0015]设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件，包括光伏发电、光伏发电总装机容量、风机发电、风机发电总装机容量、常规发电机组的安全运行约束，以及虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束；
[0016]设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件，包括可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热单元的安全运行约束；
[0017]设置功率平衡安全运行约束条件，包括电功率平衡、热功率平衡约束；
[0018]设置多元化储能设备安全运行约束，包括电储能安全运行约束条件、热储能安全运行约束条件；
[0019]设置虚拟电厂旋转备用约束条件。
[0020]进一步的，所述多元化储能设备模型的建立方法包括：
[0021]建立虚拟电厂中电储能设备模型，表达式如下：
[0022][0023]式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为电储能设备在时刻t、在时刻t
‑
1的储电量；σ
es
为电储能设备的自放电率；分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；η
es,cha
、η
es,dis
分别为电储能设备的充电效率、放电效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长；
[0024]建立虚拟电厂中热储能设备模型，表达式如下：
[0025][0026]式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为热储能设备在时刻t、在时刻t
‑
1的储热量；σ
hs
为热储能设备的热损失因子；分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；η
hs,cha
、η
hs,dis
分别为热储能设备的蓄热效率、放热效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长。
[0027]进一步的，所述电制热单元模型的表达式如下：
[0028][0029]式中：为电制热单元在时刻t的制热功率；为电制热单元在时刻t的制热效率；为电制热单元在时刻t的耗电功率；为电制热单元变工况特性i 次幂对应的多项式系数；为电制热单元在时刻t的热力负荷负载率；为电制热单元在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1。
[0030]进一步的，所述分布式发电出力模型的建立方法包括：
[0031]建立光伏发电模型，表达式如下：
[0032][0033]式中：为光伏在时刻t的发电出力因子；为虚拟电厂接纳光伏在时刻t 的发电因子；L
st
分别为光伏发电在时刻t工作时的光照强度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境的光照强度；δ
pv
为光伏发电出力温度变化调节因子； T
amb
分别为光伏发电在时刻t工作时的温度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境温度；P
pv,st
为标准规范测试环境下光伏发电出力；为光伏在时刻t的发电功率；
[0034]建立风机发电模型，表达式如下：
[0035][0036]式中：为风机在时刻t的发电功率；为风机发电的额定容量；v
t
、v
in
、 v
rat
、v
out
分别为风机时刻t的工作时的风速、风机启动风速、风机额定风速、风机截止风速。
[0037]进一步的，所述设置虚拟电厂发电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：包括：基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息。2.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述采集的虚拟电厂信息包括新能源发电特性数据、电制热单元、电储能设备特性数据、蓄热设备特性数据、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷数据、可转移热力负荷数据、常规热力负荷数据、常规电力负荷数据、虚拟电厂与大电网联络接口物理特性数据、日前预测风速、日前预测光照强度、虚拟电厂协调调度运行方式、等效低碳因子中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述预先建立的虚拟电厂聚合资源模型包括多元化储能设备模型、电制热单元模型和分布式发电出力模型，其中，所述多元化储能设备模型包括电储能设备模型和热储能设备模型，所述分布式发电出力模型包括光伏发电模型和风机发电模型。4.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，包括：设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件，包括光伏发电、光伏发电总装机容量、风机发电、风机发电总装机容量、常规发电机组的安全运行约束，以及虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束；设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件，包括可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热单元的安全运行约束；设置功率平衡安全运行约束条件，包括电功率平衡、热功率平衡约束；设置多元化储能设备安全运行约束，包括电储能安全运行约束条件、热储能安全运行约束条件；设置虚拟电厂旋转备用约束条件。5.根据权利要求3所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述多元化储能设备模型的建立方法包括：建立虚拟电厂中电储能设备模型，表达式如下：式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为电储能设备在时刻t、在时刻t
‑
1的储电量；σ
es
为电储能设备的自放电率；分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；η
es,cha
、η
es,dis
分别为电储能设备的充电效率、放电效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长；建立虚拟电厂中热储能设备模型，表达式如下：
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为热储能设备在时刻t、在时刻t
‑
1的储热量；σ
hs
为热储能设备的热损失因子；分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；η
hs,cha
、η
hs,dis
分别为热储能设备的蓄热效率、放热效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长。6.根据权利要求3所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述电制热单元模型的表达式如下：式中：为电制热单元在时刻t的制热功率；为电制热单元在时刻t的制热效率；为电制热单元在时刻t的耗电功率；为电制热单元变工况特性i次幂对应的多项式系数；为电制热单元在时刻t的热力负荷负载率；为电制热单元在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1。7.根据权利要求3所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述分布式发电出力模型的建立方法包括：建立光伏发电模型，表达式如下：式中：为光伏在时刻t的发电出力因子；为虚拟电厂接纳光伏在时刻t的发电因子；L
st
分别为光伏发电在时刻t工作时的光照强度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境的光照强度；δ
pv
为光伏发电出力温度变化调节因子；T
amb
分别为光伏发电在时刻t工作时的温度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境温度；P
pv,st
为标准规范测试环境下光伏发电出力；为光伏在时刻t的发电功率；建立风机发电模型，表达式如下：式中：为风机在时刻t的发电功率；为风机发电的额定容量；v
t
、v
in
、v
rat
、v
out
分别为风机时刻t的工作时的风速、风机启动风速、风机额定风速、风机截止风速。8.根据权利要求4所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件包括：
光伏发电安全运行约束表达式如下：式中：为光伏在时刻t的发电功率；分别为光伏发电出力下限、上限；分别为虚拟电厂内所有光伏在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；光伏发电总装机容量约束表达式如下：式中：分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率上限；分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；ε
pv
、分别为光伏发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的光伏渗透率系数上限值；风机发电安全运行约束表达式如下：式中：为风机发电在时刻t的发电功率；分别为风机发电出力下限、上限；分别为虚拟电厂内所有风机发电在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；分别为虚拟电厂内所有风机发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；风机发电总装机容量约束表达式如下：式中：分别为虚拟电厂内所有风机发电功率上限；分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；ε
wp
、分别为风机发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的风机发电渗透率系数上限值；常规发电机组安全运行约束表达式如下：式中：分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；为常规发电机组的最小启动系数，也称为设备切除系数；
分别为常规发电机组发电出力下限、上限；分别为常规发电机组发电出力下限、上限；分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的发电功率；分别为常规发电机组的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；为优化调度周期内允许常规发电机组最大启动次数；T
oper
、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长；虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束表达式如下：式中：为虚拟电厂与大电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟永洁，纪陵，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：