一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法技术

本发明专利技术提供一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，涉及综合能源优化调度技术领域。该方法首先构建工业园区需求响应模型；该模型包括工业用户的基础负荷和可调整负荷；再将工业园区看作一个虚拟电厂，构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的成本模型和收益模型；然后建立工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂双层优化调度模型，上层模型以虚拟电厂经济效益最优为目标函数，下层模型以工业园区内部最优调度为目标函数；并构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的约束条件；最后求解虚拟电厂双层优化调度模型，得到虚拟电厂的优化调度方案。得到虚拟电厂的优化调度方案。得到虚拟电厂的优化调度方案。

【技术实现步骤摘要】
一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法


[0001]本专利技术涉及综合能源优化调度
，尤其涉及一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法。

技术介绍

[0002]随着居民生活水平的日益提升，第三产业和居民负荷所占比重增加，这导致电网负荷峰谷差呈现增加趋势，且近年来为应对全球气候变暖以及环境问题给人类社会带来的巨大挑战，在可持续发展理念的指导下，清洁能源快速发展，风光出力的比例增加，大规模清洁能源并网进一步加剧了电网的调峰难度。这为电力系统的安全稳定运行带来了巨大的难度和挑战。从需求侧出发，激发需求侧用户参与调峰辅助服务的积极性，降低电网扩容面临的巨大压力，是电力行业实现有效调峰，缓解电力系统调峰压力，提高电力系统运行经济性的新思路。
[0003]工业作为所有行业中消费能源最多的行业，参与需求侧响应不仅能够帮助工业用户充分挖掘节电潜力，提高经济效益，还能推动精细化管理，促进行业升级，所以规模化开发工业负荷需求响应能力具有重要意义。目前我国电熔镁产业能耗高、传统冶炼方式用电量巨大，对能量资源浪费进行回收利用是电熔镁产业战略升级的当务之急。在运行资料中发现高耗能氧化镁生产过程中负荷具备较大的调节潜力，深入挖掘高耗能电熔氧化镁负荷调控潜力，有利于提升电力系统的灵活性和能源的利用效率。
[0004]小型工业用户由于受到生产产品、环境等因素的影响，各自具有不同的特性，且它们分布分散，特性单一，很难参与到电力市场运行中，评估它们的特性也变得十分困难。而大型工业园区作为小型工业用户的空间聚合体，空间分布紧密、自动化水平高、负荷容量大在参与调峰辅助服务时可以将其看作一个虚拟电厂。虚拟电厂作为一种新型的能源组织和管理系统，通过引入聚合单元来负责负载管理和多元化的资源调度，不仅解决了单一资源分散不稳定的问题，同时更好的面向市场运营，提高了整体的经济性。将工业园区看作虚拟电厂能够通过系统性、整体性的优化调度模型，使其作为一个整体对内实现可调负荷的协调优化调度，对外能够参与电力系统优化运行，从而促使电网、政府、工业园区、内部工业资源等多方利益交互，大幅度提高工业园区能源调度的效率和灵活性。
[0005]虚拟电厂优化调度是通过保证供需平衡和满足相关运行约束的情况下，规划分配各发电机组的发电任务，以某种特定指标为目标函数，达到最大的效益，其在辅助电网进行削峰填谷方面有着重要意义和作用。制定一套行之有效的优化调控策略一方面能够完成电网的调度需求，减少对电网的负面影响；另一方面，能够使用户在完成自身需求的前提下，主动参与辅助服务获得一定的经济效益。
[0006]黎静华，汪赛在标题为兼顾技术性和经济性的储能辅助调峰组合方案优化（电力系统自动化,2017,41(09):44
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50+150）中提出了一种储能与常规手段优化组合调峰方案，为未来能源系统调峰提供新的思路，但缺少对于工业负荷调峰的专门研究；刘树，王元超等在大型工业企业生产负荷平抑优化策略文章中（电力系统及其自动化学报,2017,29(10):
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144.）针对大型工业企业生产负荷平抑优化进行研究，提出一种“分时交错”的平抑优化策略，但对于工业企业参与调峰的经济性缺乏深入分析。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，实现虚拟电厂的优化调度。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，包括以下步骤：步骤1、构建工业园区需求响应模型；所述工业园区需求响应模型包括工业用户的基础负荷和可调整负荷，具体表示为：所述基础负荷是工业用户用电过程中所有构成基本工业需求的负荷，此部分负荷作为工业用户日常生产的刚需，必须为正值，如式（1）所示：
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（1）其中，为t时刻的基础负荷量；所述可调整负荷由工业园区内可调节设备组成，在t时刻的可调负荷量满足以下条件：
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（2）其中，为t时刻的可调负荷量；为t时刻最大可调负荷量；步骤2、将工业园区看作一个虚拟电厂，构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的成本模型和收益模型；步骤2.1、构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的成本模型；步骤2.1.1、确定工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的调整电量成本；调整电量成本是指工业园区内由于中断或转移可调整负荷影响正常工业生产从而造成的损失，如下公式所示：
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（3）其中，为在t时刻工业园区进行调峰辅助服务时单位电量所产生的成本；为在t时刻工业园区参与调峰辅助服务的电量；T为优化周期；步骤2.1.2、确定工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的调整机组成本；所述虚拟电厂的调整机组成本是指工业园区内可调节机组的出力，如下公式所示：
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（4）
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（5）其中，为虚拟电厂的调整机组成本，为工业园区中可调机组的个数；为
在t时刻工业园区内第n个可调机组产生的功率；为工业园区内第n个可调机组的燃烧成本系数；为工业园区内第n个可调机组的启动成本；为可调机组的启动成本，为在t时刻工业园区内第n个可调机组的运行状态，值为1时可调机组运行，值为0时可调机组停机；步骤2.1.3、确定工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的储能成本；所述虚拟电厂的储能成本是指工业园区内由于调峰辅助服务需求，使储能设备低储高发，从而造成的储能设备运行维护的成本，如下公式所示：
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（6）其中，为虚拟电厂的储能成本，为在周期T内工业园区单位储能设备运行维护成本；为T周期内工业园区内储能设备参与调峰辅助服务的电量；步骤2.2、构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的收益模型；步骤2.2.1、确定工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的基本电费收益；工业园区在开展调峰辅助服务后，通过降低关口基本电费来获得收益，如下公式所示：
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（7）其中，为工业负荷参与调峰辅助服务后的基本电费收益，为第j个月向电网公司上报的最大功率需求；为周期T内最高负荷功率；为工业园区的目标调峰率；为单位负荷基本电费；步骤2.2.2、确定工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的电度电费收益；电度电费为一段时间内根据电度电价与实际的用电量得出的累计费用，工业园区通过储能设备的低储高发获得电度电费收益，如下公式所示：
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（8）其中，为工业负荷参与调峰辅助服务后的电度电费收益，为工业园区中储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：包括以下步骤：构建工业园区需求响应模型；所述工业园区需求响应模型包括工业用户的基础负荷和可调整负荷；将工业园区看作一个虚拟电厂，构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的成本模型和收益模型；建立工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂双层优化调度模型，上层模型以虚拟电厂经济效益最优为目标函数，下层模型以工业园区内部最优调度为目标函数；构建工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的约束条件；采用遗传
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粒子群优化算法求解虚拟电厂双层优化调度模型，得到虚拟电厂的优化调度方案。2.根据权利要求1所述的一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述基础负荷是工业用户用电过程中所有构成基本工业需求的负荷；所述可调整负荷由工业园区内可调节设备组成。3.根据权利要求2所述的一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：构建的工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的成本模型包括工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的调整电量成本、调整机组成本和储能成本。4.根据权利要求3所述的一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述调整电量成本是指工业园区内由于中断或转移可调整负荷影响正常工业生产从而造成的损失，如下公式所示：其中，为在t时刻工业园区进行调峰辅助服务时单位电量所产生的成本；为在t时刻工业园区参与调峰辅助服务的电量；T为优化周期；所述虚拟电厂的调整机组成本是指工业园区内可调节机组的出力，如下公式所示：所述虚拟电厂的调整机组成本是指工业园区内可调节机组的出力，如下公式所示：其中，为虚拟电厂的调整机组成本，为工业园区中可调机组的个数；为在t时刻工业园区内第n个可调机组产生的功率；为工业园区内第n个可调机组的燃烧成本系数；为工业园区内第n个可调机组的启动成本；为可调机组的启动成本，为在t时刻工业园区内第n个可调机组的运行状态，值为1时可调机组运行，值为0时可调机组停机；所述虚拟电厂的储能成本是指工业园区内由于调峰辅助服务需求，使储能设备低储高发，从而造成的储能设备运行维护的成本，如下公式所示：
其中，为虚拟电厂的储能成本，为在周期T内工业园区单位储能设备运行维护成本；为T周期内工业园区内储能设备参与调峰辅助服务的电量。5.根据权利要求4所述的一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：构建的工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度的收益模型包括工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的基本电费收益、电度电费收益、电网公司对虚拟电厂的补贴收益以及政府对虚拟电厂的补贴收益。6.根据权利要求5所述的一种工业负荷参与调峰辅助服务的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：所述工业负荷参与调峰辅助服务时虚拟电厂的基本电费收益，如下公式所示：其中，为工业负荷参与调峰辅助服务后的基本电费收益，为第j个月向电网公司上报的最大功率需求；为周期T内最高负荷功率；为工业园区的目标调峰率；为单位负荷基本电费；所述电度电费为一段时间内根据电度电价与实际的用电量得出的累计费用，工业园区通过储能设备的低储高发获得电度电费收益，如下公式所示：其中，为工业负荷参与调峰辅助服务后的电度电...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁辽逸，贺欢，梁凯，杨东升，刘宇，李广地，周博文，祝湘博，王迎春，罗艳红，焦振，王雪，金硕巍，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，
类型：发明
国别省市：