一种虚拟电厂与配电网协同互动方法技术

本发明专利技术涉及一种虚拟电厂与配电网协同互动方法

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟电厂与配电网协同互动方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及虚拟电厂与配电网互动
，特别是涉及一种虚拟电厂与配电网协同互动方法
、
装置
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]在新型电力系统的建设背景下，虚拟电厂因其能够聚合大规模分布式资源并促进可再生能源消纳而蓬勃发展，然而其涉及资源种类丰富，地理位置分散，接入电压等级较低，难以实现可观可测可控，阻碍了其在配电网中的规模化应用，因此有必要对虚拟电厂和配电网之间的互动模型展开研究，实现虚拟电厂对上级配电网的能量支撑
。
[0003]当前已经有不少研究人员聚焦于虚拟电厂和配电网之间的互动模型，程雪梅等针对多个虚拟电厂间的交易博弈问题，在考虑物理网络特性的基础上提出了计及配电网运行约束的多个虚拟电厂间的合作博弈策略
(
程雪婷
,
王金浩
,
金玉龙等
.
计及配电网运行约束的多虚拟电厂合作博弈策略
[J].
南方电网技术
,2023,17(04):119
‑
131)。
李翔宇等为实现利益主体各异的多虚拟电厂协调优化调度，基于“信息分离
、
决策协同”思想提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多虚拟电厂分布式协调优化调度方法
(
李翔宇
,
赵冬梅
.
分散架构下多虚拟电厂分布式协同优化调度
[J].
电工技术学报
,2023,38(07):1852
‑
1863)。
张冲标等针对虚拟电厂独立运行时新能源和储能利用率较低的问题，建立了含多个虚拟电厂的配电网系统结构并构建了多虚拟电厂协同运行模型
(
张冲标
,
高博
,
张卫康等
.
基于面向新型配电网系统的虚拟电厂协同运行研究
[J/OL].
电测与仪表
:1
‑
9[2023
‑
07
‑
09])。
王金浩等提出一种不确定性环境下虚拟电厂与配电网协同运行的分布鲁棒优化模型，仿真结果表明所提方法可降低网络损耗并提高配电网运营商的收益
(
王金浩
,
刘新元
,
仲颖等
.
虚拟电厂参与下的配电网分布鲁棒优化调度
[J].
供用电
,2022,39(11):71
‑
78+86)。
刘浩文等针对分布式电源大量接入配电网产生的电压越限问题
,
提出一种考虑调压成本无功备用的虚拟电厂辅助服务交易机制
(
刘浩文
,
刘东
,
陈张宇等
.
多级协同虚拟电厂环境下的无功辅助服务优化出清
[J].
电网技术
,2021,45(07):2533
‑
2541)。
[0004]然而，上述研究存在如下问题：
1)
涉及的虚拟电厂内部资源种类不够全面，部分研究仅建立源荷储单侧的模型或未提及具体的资源种类；
2)
未能同时兼顾配电网运营商和虚拟电厂运营商的利益，仅立足其中一个主体进行建模分析；
3)
所用求解算法的计算速度
、
计算规模和求解效率均有限，难以满足规模化虚拟电厂与配电网互动的计算要求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种虚拟电厂与配电网协同互动方法
、
装置
、
设备及介质，能够全面覆盖虚拟电厂内部的资源，兼顾配电网运营商和虚拟电厂运营商的收益，为配电网中虚拟电厂的规模化发展提供算力支撑
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种虚拟电厂与配电网协同互动方法，包括以下步骤：
[0007]以收益最大化为目标，建立满足虚拟电厂有序运行为条件的虚拟电厂优化模型；
[0008]以成本最小化为目标，建立满足配电网安全稳定运行为条件的配电网优化模型；
[0009]基于所述虚拟电厂优化模型和配电网优化模型建立马尔科夫决策模型，采用进化元强化学习对所述马尔科夫决策模型进行求解，并将求解结果作为虚拟电厂与配电网协同互动策略
。
[0010]所述虚拟电厂优化模型的目标函数为：
[0011][0012]其中，
f
VPP
为虚拟电厂优化模型的目标函数，
T
表示优化总时长，
I
表示虚拟电厂中独立可调节资源的总数，表示虚拟电厂中的独立可调节资源在
t
时刻日前能量市场中获得的收益，表示第
i
个独立可调资源在
t
时刻日前能量市场中的申报功率，表示第
i
个独立可调资源在
t
时刻日前能量市场中的申报价格，表示
t
‑1时刻虚拟电厂在日前能量市场中的出清功率，表示
t
‑1时刻日前能量市场的出清价格，表示
t
时刻独立可调资源参与日前能量市场的运行成本；
N
表示虚拟电厂中独立刚性资源的总数，表示刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的总收益，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的竞标容量，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的竞标价格，表示虚拟电厂参与
t
时刻日前能量市场的总容量偏差，表示第
n
个刚性资源参与
t
时刻日前能量市场的运行成本，表示惩罚成本，表示第
n
个刚性资源的出力偏差；
J
表示虚拟电厂中的智慧园区个数，表示园区在
t
时刻的购售电状态，表示园区在
t
时刻日前能量市场获得的总收益，表示第
j
个园区在
t
时刻参与日前能量市场的竞标容量，表示第
j
个园区在
t
时刻日前能量市场中的竞标价格，表示第
j
个园区参与
t
时刻日前能量市场的运行成本，表示第
j
个园区中
t
时刻可控资源的出力，表示第
j
个园区中可再生能源的出力偏差，表示
t
时刻园区的购电成本，表示
t
时刻第
j
个园区中的可调负荷容量，表示
t
时刻的购电偏差成本，表示
t
时刻第
j
个园区中的负荷偏差量
。
[0013]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种虚拟电厂与配电网协同互动方法，其特征在于，包括以下步骤：以收益最大化为目标，建立满足虚拟电厂有序运行为条件的虚拟电厂优化模型；以成本最小化为目标，建立满足配电网安全稳定运行为条件的配电网优化模型；基于所述虚拟电厂优化模型和配电网优化模型建立马尔科夫决策模型，采用进化元强化学习对所述马尔科夫决策模型进行求解，并将求解结果作为虚拟电厂与配电网协同互动策略
。2.
根据权利要求1所述的虚拟电厂与配电网协同互动方法，其特征在于，所述虚拟电厂优化模型的目标函数为：其中，
f
VPP
为虚拟电厂优化模型的目标函数，
T
表示优化总时长，
I
表示虚拟电厂中独立可调节资源的总数，表示虚拟电厂中的独立可调节资源在
t
时刻日前能量市场中获得的收益，表示第
i
个独立可调资源在
t
时刻日前能量市场中的申报功率，表示第
i
个独立可调资源在
t
时刻日前能量市场中的申报价格，表示
t
‑1时刻虚拟电厂在日前能量市场中的出清功率，表示
t
‑1时刻日前能量市场的出清价格，表示
t
时刻独立可调资源参与日前能量市场的运行成本；
N
表示虚拟电厂中独立刚性资源的总数，表示刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的总收益，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的竞标容量，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的竞标价格，表示虚拟电厂参与
t
时刻日前能量市场的总容量偏差，表示第
n
个刚性资源参与
t
时刻日前能量市场的运行成本，表示惩罚成本，表示第
n
个刚性资源的出力偏差；
J
表示虚拟电厂中的智慧园区个数，表示园区在
t
时刻的购售电状态，表示园区在
t
时刻日前能量市场获得的总收益，表示第
j
个园区在
t
时刻参与日前能量市场的竞标容量，表示第
j
个园区在
t
时刻日前能量市场中的竞标价格，表示第
j
个园区参与
t
时刻日前能量市场的运行成本，表示第
j
个园区中
t
时刻可控资源的出力，表示第
j
个园区中可再生能源的出力偏差，表示
t
时刻园区的购电成本，表示
t
时刻第
j
个园区中的可调负荷容量，表示
t
时刻的购电偏差成本，表示
t
时刻第
j
个园区中的负荷偏差量
。3.
根据权利要求1所述的虚拟电厂与配电网协同互动方法，其特征在于，所述虚拟电厂
优化模型的约束条件包括：独立可调节资源竞标容量上下限约束：其中，
P
IAR,i,min
表示第
i
个独立可调节资源在
t
时刻的竞标容量下限，表示第
i
个独立可调资源在
t
时刻日前能量市场中的申报功率，表示第
i
个独立可调节资源在
t
时刻的竞标容量上限；独立可调节资源竞标价格上下限约束：其中：表示第
i
个独立可调节资源在
t
时刻的竞标电价下限，表示第
i
个独立可调资源在
t
时刻日前能量市场中的申报价格，表示第
i
个独立可调节资源在
t
时刻的竞标电价上限；独立可调节资源爬坡上下限约束：其中，
P
ramp,i,min
表示第
i
个独立可调节资源的爬坡下限，
P
ramp,i,max
表示第
i
个独立可调节资源的爬坡上限；独立不可调资源竞标容量上下限约束：其中，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻的竞标容量下限，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的竞标容量，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻的竞标容量上限；独立不可调资源竞标价格上下限约束：其中，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻的竞标电价下限，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻日前能量市场中的竞标价格，表示第
n
个刚性资源在
t
时刻的竞标电价上限；独立不可调资源爬坡上下限约束：其中，
P
ramp,n,min
表示第
n
个刚性资源的爬坡下限，
P
ramp,n,max
表示第
n
个刚性资源的爬坡上限；园区竞标容量上下限约束：其中，表示第
j
个园区在
t
时刻的竞标容量下限，表示第
j
个园区在
t
时刻参与日前能量市场的竞标容量，表示第
j
个园区在
t
时刻的竞标容量上限；园区竞标价格上下限约束：其中，表示第
j
个园区在
t
时刻的竞标电价下限，表示第
j
个园区在
t
时刻日前能量市场中的竞标价格，表示第
j
个园区在
t
时刻的竞标电价上限；园区爬坡上下限约束：其中，
P
ramp,j,min
表示第
j
个园区的爬坡下限，
P
ramp,j,max
表示第
j
个园区的爬坡上限；园区功率平衡约束：其中，表示第
j
个园区
t
时刻的内部出力，表示园区在
t
时刻的购售电状态，表示
t
时刻第
j
个园区中的可调负荷容量，表示第
j
个园区
t
时刻的负荷可调出力，表示第
j
个园区
t
时刻的负荷削减量，表示第
j
个园区
t
时刻的总负荷；园区切负荷限制约束：其中，表示第
j
个园区
t
时刻可削
减负荷的最大值
。4.
根据权利要求1所述的虚拟电厂与配电网协同互动方法，其特征在于，所述配电网优化模型的目标函数为：其中，
f
DSO
表示配电网优化模型的目标函数，
T
表示优化总时长，
G
表示与配电网进行互动的虚拟电厂个数，表示配电网
t
时刻的运行成本，表示
t
时刻配电网对第
g
个虚拟电厂的出清功率，表示
t
时刻日前能量市场的出清价格，表示
t
时刻第
g
个虚拟电厂的竞标容量，表示
t
时刻第
g
个虚拟电厂的竞标价格，表示配电网
t
时刻的购电成本，表示
t
时刻的购电价格，表示
t
时刻的弃电惩罚价格，表示
t
时刻第
j
个园区中的可调负荷容量，表示
t
时刻第
j
个园区的负荷削减量，
ρ
DSO
表示出力偏差归一化系数，表示
t
时刻的出力偏差
。5.
根据权利要求1所述的虚拟电厂与配电网协同互动方法，其特征在于，所述配电网优化模型的约束条件包括：系统功率平衡约束：其中，
G
表示与配电网进行互动的虚拟电厂个数，表示
t
时刻配电网对第
g
个虚拟电厂的出清功率；表示
t
时刻可调负荷总量；出清容量约束：其中，表示
t
时刻第
g
个虚拟电厂的竞标容量；线路传输功率约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宇，徐重酉，陈蕾，张颖，宋晓阳，彭珊，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：