一种电气互联虚拟电厂优化调度方法及终端技术

本发明专利技术公开了一种电气互联虚拟电厂优化调度方法及终端，以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数，根据确定的联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束对目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略，引入联合循环机组，加强了电、气两网的耦合，由于联合循环机组的深度调峰能力和灵活的模式切换能力，且联合循环机组可与电转气机组、储能设备协同运行，从而有效提升电气互联虚拟电厂的灵活性，本发明专利技术可实际应用于电气互联虚拟电厂，适配于原本的电力系统与天然气网络，有利于提升新能源消纳，进而保障系统安全稳定运行。安全稳定运行。安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电气互联虚拟电厂优化调度方法及终端


[0001]本专利技术涉及虚拟电厂调度
，尤其涉及一种电气互联虚拟电厂优化调度方法及终端。

技术介绍

[0002]可再生能源在世界范围内蓬勃发展。截至2022年底，可再生能源装机容量已达1213吉瓦，占中国发电总装机容量的47.3％。然而，可再生能源的不确定性给电力系统的安全经济运行带来了挑战。事实上，当可再生能源突然出现激增时，由于电力系统在调峰时缺乏灵活性，就会导致可再生能源弃电。为了解决这一问题，迫切需要利用灵活的资源来更好地实现可再生能源的渗透。
[0003]虚拟电厂作为柔性资源管理的重要技术方案，可以有效提高可再生能源的利用效率。研究者对传统虚拟电厂的建模、聚合、调度进行了广泛的研究，以充分挖掘电力系统的柔性资源，如可调负荷、蓄电池、发电机等。随着电、气系统互联互通程度的日益提高，电气互联虚拟电厂逐渐得到发展。如何利用天然气系统的柔性资源来提高电气互联虚拟电厂的运行可靠性成为研究的热点。
[0004]传统电气互联虚拟电厂的柔性资源主要来自工厂或园区的微燃机。然而，在实际运行中，存在以下问题：
[0005]1)微燃机不能满足高比例风电电气互联虚拟电厂的灵活性要求。微燃机的频繁切换会导致天然气负荷波动增大，影响系统的安全运行。以英国某天然气园区为例，由于天然气负荷的波动，每天平均有5小时出现燃气网络的最低压力违规。
[0006]2)微燃机发电过程热损失大，导致电效率低，造成更多的燃料浪费。例如，中国微型燃气轮机的电效率仅为35％/>‑
38％，燃料成本占总生产成本的50％以上。
[0007]作为微型燃气轮机的替代品，联合循环机组为电气互联虚拟电厂提供了额外的操作灵活性。联合循环机组由多个燃气轮机和蒸汽轮机组成，它们具有多种结构。以“2
×
1”型联合循环机组为例，该型联合循环机组根据在线机组数可分为五种运行模式。通过运行方式的变化，联合循环机组可以充分应对不同工况下的负荷波动。联合循环机组与储能技术相结合已成为爱尔兰风力发电系统的最佳灵活解决方案。西班牙也将联合循环机组视为应对可再生能源间歇性特性的重要资源。目前，联合循环机组因其较高的电效率(50％
‑
60％)和灵活的模式切换能力，在中国越来越多的园区和工厂得到应用。
[0008]然而，现有技术中尚未对联合循环机组在提高电气互联虚拟电厂操作的灵活性和市场参与方面进行过研究。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种电气互联虚拟电厂优化调度方法及终端，能够有效提升电气互联虚拟电厂的灵活性。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0011]一种电气互联虚拟电厂优化调度方法，包括步骤：
[0012]以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数；
[0013]确定联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束；
[0014]使用内点法根据所述联合循环机组运行约束、所述蓄电池运行约束、所述电转气机组运行约束、所述传统发电机组运行约束、所述碳排放约束和所述系统的电功率平衡约束对所述目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略。
[0015]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：
[0016]一种电气互联虚拟电厂优化调度终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0017]以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数；
[0018]确定联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束；
[0019]使用内点法根据所述联合循环机组运行约束、所述蓄电池运行约束、所述电转气机组运行约束、所述传统发电机组运行约束、所述碳排放约束和所述系统的电功率平衡约束对所述目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略。
[0020]本专利技术的有益效果在于：以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数，根据确定的联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束对目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略，在电气互联虚拟电厂中引入联合循环机组，进一步加强了电、气两网的耦合，同时，由于联合循环机组的深度调峰能力和灵活的模式切换能力，为电气互联虚拟电厂提供了更大的运行灵活性，并且联合循环机组可与电转气机组、储能设备协同运行，从而有效提升电气互联虚拟电厂的灵活性，本专利技术可实际应用于电气互联虚拟电厂，适配于原本的电力系统与天然气网络，有利于提升新能源消纳，进而保障系统安全稳定运行。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的一种电气互联虚拟电厂优化调度方法的步骤流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例的一种电气互联虚拟电厂优化调度终端的结构示意图。
具体实施方式
[0023]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0024]请参照图1，一种电气互联虚拟电厂优化调度方法，包括步骤：
[0025]以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数；
[0026]确定联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机
组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束；
[0027]根据所述联合循环机组运行约束、所述蓄电池运行约束、所述电转气机组运行约束、所述传统发电机组运行约束、所述碳排放约束和所述系统的电功率平衡约束对所述目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略。
[0028]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数，根据确定的联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束对目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略，在电气互联虚拟电厂中引入联合循环机组，进一步加强了电、气两网的耦合，同时，由于联合循环机组的深度调峰能力和灵活的模式切换能力，为电气互联虚拟电厂提供了更大的运行灵活性，并且联合循环机组可与电转气机组、储能设备协同运行，从而有效提升电气互联虚拟电厂的灵活性，本专利技术可实际应用于电气互联虚拟电厂，适配于原本的电力系统与天然气网络，有利于提升新能源消纳，进而保障系统安全稳定运行。
[0029]进一步地，所述联合循环机组包括多个燃气轮机和蒸汽轮机；
[0030]所述以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数包括：
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电气互联虚拟电厂优化调度方法，其特征在于，包括步骤：以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数；确定联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、碳排放约束和系统的电功率平衡约束；根据所述联合循环机组运行约束、所述蓄电池运行约束、所述电转气机组运行约束、所述传统发电机组运行约束、所述碳排放约束和所述系统的电功率平衡约束对所述目标函数进行求解，得到电气互联虚拟电厂的调度策略。2.根据权利要求1所述的一种电气互联虚拟电厂优化调度方法，其特征在于，所述联合循环机组包括多个燃气轮机和蒸汽轮机；所述以电气互联虚拟电厂的总成本最低为目标建立所述电气互联虚拟电厂的目标函数包括：式中，x
f
表示第一阶段的决策变量，t∈T表示调度周期中的t时段，T表示调度周期，i∈κ
CCGT
表示第i个联合循环机组，κ
CCGT
表示联合循环机组集合，m∈κ
CT,i
、表示第i个联合循环机组中的第m个燃气轮机，κ
CT,i
表示第i个联合循环机组中的燃气轮机集合，表示燃气轮机的启动成本，、表示燃气轮机的运行状态变量，表示燃气轮机的固定成本，、表示燃气轮机的启动变量，n∈κ
ST,i
表示第i个联合循环机组中的第n个蒸汽轮机，κ
ST,i
表示第i个联合循环机组中的蒸汽轮机集合，、表示蒸汽轮机的启动成本，表示蒸汽轮机的运行状态变量，表示蒸汽轮机的固定成本，、表示蒸汽轮机的启动变量，i∈κ
G
表示第i个传统发电机组，κ
G
、表示传统发电机组集合，表示传统发电机组的启动成本，表示传统发电机组的运行状态变量，表示传统发电机组的固定成本，表示传统发电机组的启动变量，表示风电在日内的实时出力，ω表示风电的波动区间集合，x
s
表示第二阶段的决策变量，ρ
f
表示天然气价格，表示系统天然气消耗量，ρ
G
表示发电机成本，p
i
表示机组的实时出力，i∈κ
p2g
表示第i个电转气机组，κ
p2g
表示电转气机组集合，表示电转气机组的启动成本，表示电转气机组的启动变量，表示电转气机组的固定成本，表示电转气机组的运行状态变量，ρ
em
表示能量市场电价，表示系统参与能量市场竞标量，表示碳交易价格，M
t
表示碳排放量，N
t
表示碳配额。3.根据权利要求2所述的一种电气互联虚拟电厂优化调度方法，其特征在于，所述确定联合循环机组运行约束、蓄电池运行约束、电转气机组运行约束、传统发电机组运行约束、
碳排放约束和系统的电功率平衡约束包括：确定燃料消耗
‑
兆瓦曲线约束、燃气轮机兆瓦
‑
蒸汽产生曲线约束、蒸汽轮机蒸汽消耗
‑
兆瓦曲线约束、联合循环机组总发电量约束、燃气轮机与蒸汽轮机的蒸汽耦合约束、燃气轮机和蒸汽轮机爬坡约束、燃气轮机和蒸汽轮机的最小通断时间约束以及燃气轮机和蒸汽轮机启停顺序约束；根据所述燃料消耗
‑
兆瓦曲线约束、燃气轮机兆瓦
‑
蒸汽产生曲线约束、蒸汽轮机蒸汽消耗
‑
兆瓦曲线约束、联合循环机组总发电量约束、燃气轮机与蒸汽轮机的蒸汽耦合约束、燃气轮机和蒸汽轮机爬坡约束、燃气轮机和蒸汽轮机的最小通断时间约束、燃气轮机和蒸汽轮机启停顺序约束得到联合循环机组运行约束；确定充放电功率及电池容量约束以及电池容量与充放电功率约束，并根据所述充放电功率及电池容量约束以及电池容量与充放电功率约束得到蓄电池运行约束；确定电转气机组运行约束；确定传统发电机组爬坡约束、传统发电机组启停约束以及传统发电机组出力约束，并根据所述传统发电机组爬坡约束、传统发电机组启停约束以及传统发电机组出力约束得到传统发电机组运行约束；确定设备碳排放量与有功输出约束以及碳排放源的碳配额与有功输出约束，并根据所述设备碳排放量与有功输出约束以及碳排放源的碳配额与有功输出约束得到碳排放约束；确定系统的电功率平衡约束。4.根据权利要求3所述的一种电气互联虚拟电厂优化调度方法，其特征在于，所述燃料消耗
‑
兆瓦...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛屹洵，孙宏斌，谷鹏飞，常馨月，苏珈，李泽宁，杜源，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：