一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法及系统，S1、在潮流计算基础上依据负荷的实际供电来源，确定负荷节点应分摊的发电成本；S2、基于虚拟电厂中随机发电机组出力的不确定性，基于鲁棒优化理论将随机发电机组出力限定在一定范围内，构建随机发电机组鲁棒优化运行模型；S3、引入条件风险价值理论，对虚拟电厂的风险收益进行量化分析，计及分摊的发电总成本，以虚拟电厂收益最大化为目标，构建考虑风险偏好的虚拟电厂鲁棒优化运行模型；S4、基于不同鲁棒系数和风险系数对虚拟电厂收益的影响，生成可控机组调控策略；本发明专利技术基于发电成本的精准分摊，考虑操作人员的风险偏好，获得虚拟电厂经济性最好的优化调度方案。案。案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法及系统


[0001]本专利技术属于电网优化调度
，具体涉及一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法及系统。

技术介绍

[0002]虚拟电厂可以适应在发电侧和负荷侧都主动参与到调度中的新技术和新模式。可以在原有电网物理架构上增加通信技术，实现实时通讯聚合源
‑
储
‑
荷，虚拟电厂可以被看作是一个多站点异构实体也可以叫做自主微电网，也可以说虚拟电厂的能量管理与微网的有相通之处，微网的能量管理对虚拟电厂具有借鉴意义，但是更加注重通过技术与经济手段使电源和负荷协调运行，达到运行的经济性。虚拟电厂内部能量管理是虚拟电厂安全稳定高效地参与电力市场运行的核心问题。
[0003]虚拟电厂作为一种新型的能源交互的结构方式，其聚合了可再生能源、可控机组、储能设备以及需求侧的响应，是一种综合能源体，但由于可再生能源受到风力和光照的不稳定，随机发电机组出力具有波动性，这种波动性会给虚拟电厂的运行调度带来不确定的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法及系统，基于发电成本的精准分摊，考虑操作人员的风险偏好，寻求一种在一定保守程度和一定风险范围内虚拟电厂经济性最好的优化调度方案。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种技术方案是：一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0006]S1：在潮流计算基础上求得各发电节点向负荷节点的供给，确定负荷节点应分摊的发电成本；
[0007]S2：基于鲁棒优化理论将随机发电机组出力限定在一定范围内，构建随机发电机组鲁棒优化运行模型；
[0008]S3：在全额利用光、兼顾用电体验的前提下，结合各节点分摊的发电成本，基于随机发电机组鲁棒优化运行模型，考虑多种约束条件，构建考虑风险偏好的虚拟电厂鲁棒优化运行模型，将风险限制在可接受的范围内，使虚拟电厂收益最大；
[0009]S4：通过调整鲁棒系数和风险系数的数值，得到不同的虚拟电厂收益，分析设置不同鲁棒系数和风险系数，对虚拟电厂收益产生的影响，并基于一定的鲁棒系数和风险系数，生成可控机组的出力调控策略。
[0010]进一步的，所述的步骤S1中，各发电节点向负荷节点的供给，考虑潮流平衡，计算公式如下所示：
[0011][0012]式中：P
i
为节点i的输入潮流总和；P
Gk
为第k个发电节点的发电供给，k＝1，2，
…
，m；为回溯分配矩阵A
u
的逆，A
u
的(i，k)元素等于：
[0013][0014]式中：|P
k
‑
i
|为线k
‑
i上输入节点i的潮流；P
k
为第k个发电节点输出的潮流；α
i
为所有与节点i相连，并向其输入潮流的节点集合；
[0015]同时由于节点i总的输入潮流P
i
等于节点i总的输出潮流，即等于节点i的负荷需求与所有流出节点i的支路潮流的总和，考虑比例分摊，所以节点i的负荷需求P
Li
计算公式为：
[0016][0017]即第k个发电单元向第i个负荷的供给就等寸
[0018]进一步的，所述步骤S1中，负荷节点应分摊的发电成本，基于各发电节点向负荷节点供给的电量，运用成本函数，考虑火电机组和生物质机组成本函数均为二次函数，可以得到第i个负荷节点应分摊的发电节点k的生产成本为：
[0019][0020]式中：a、b、c为发电成本的耗量系数，为第k个发电单元向第i个负荷供给的电量；
[0021]将区域外整体作为一个负荷节点，则当前时刻分摊的发电成本为：
[0022][0023]进一步的，所述步骤S2中，随机发电机组鲁棒优化运行模型可表示为：
[0024][0025]其中：
[0026][0027][0028]式中：为随机发电机组出力的上、下限，Γ为鲁棒系数。
[0029]进一步的，所述的步骤S3中，约束条件包括机组出力约束、机组爬坡约束、机组成本约束、传输线路约束和潮流平衡约束；其中：
[0030]所述机组出力约束包括随机机组出力约束和可控机组出力约束；
[0031]所述随机机组出力约束：
[0032][0033]其中：
[0034][0035][0036]由于t时段随机发电机组仅含有出力一个不确定参数，因此|J|＝1，即Γ∈[0，1]；
[0037]所述可控机组出力约束：
[0038][0039]式中：分别为可控机组输出功率上下限；u
gt
为二进制变量，当u
gt
为0时，机组离线停机；当u
gt
为1时，机组在线运行；
[0040]所述机组爬坡约束包括可控机组中的生物质电站和常规机组，随机发电机组和可控机组中的水电站无爬坡率；
[0041]所述机组爬坡约束：
[0042][0043]式中：分别为可控机组向上和向下爬坡率；
[0044]所述传输线路约束，传输线路负载率不超过80％；
[0045]所述潮流平衡约束仅考虑节点i的输入潮流，则输入潮流平衡等式为：
[0046][0047]式中：P
i
为节点i的输入潮流总和；α
i
为为所有与节点i相连，并向其输入潮流的节点集合；P
ij
为线j
‑
i上输入节点i的潮流；为节点i的发电供给。
[0048]进一步的，所述的步骤S3中，考虑风险偏好的虚拟电厂鲁棒优化运行模型是基于条件风险价值理论建立风险量度项，将风险限制在可接受的范围内，使虚拟电厂收益达到最大，将条件风险价值乘以一个风险偏好系数δ(δ∈[0，1])的形式加入目标函数，目标函数如下所示：
[0049][0050]式中：δ为风险系数；T为一个调度周期(24小时)；λ
t
为区域外售电电价，λ
t
′
为区域内售电电价；P
t
为t时刻流向区域外功率，P
t
′
为t时刻区域内负荷值；Δt为一个时间间隔，取值1小时；PAY
t
为t时刻分摊的发电成本；V
CVaRβ
为条件风险价值。
[0051]进一步的，所述的风险量度是指对特定风险发生的可能性或损失的范围与程度进行估计和量度；
[0052]引入虚拟变量η，令η＝[f(x，y)
‑
α]+
表示超过条件价值的损失，损失函数f(x，y)取收益的值，表示虚拟电厂在最差的(1
‑
β)
×
100％情况下的期望收益，风险度量项如下所示：
[0053][0054]式中：β为置信度，取值95％；α、η为引入的辅助变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在潮流计算基础上求得各发电节点向负荷节点的供给，确定负荷节点应分摊的发电成本；S2：基于鲁棒优化理论将随机发电机组出力限定在一定范围内，构建随机发电机组鲁棒优化运行模型；S3：在全额利用光、兼顾用电体验的前提下，结合各节点分摊的发电成本，基于随机发电机组鲁棒优化运行模型，考虑多种约束条件，构建考虑风险偏好的虚拟电厂鲁棒优化运行模型，将风险限制在可接受的范围内，使虚拟电厂收益最大；S4：通过调整鲁棒系数和风险系数的数值，得到不同的虚拟电厂收益，分析设置不同鲁棒系数和风险系数，对虚拟电厂收益产生的影响，并基于一定的鲁棒系数和风险系数，生成可控机组的出力调控策略。2.根据权利要求1所述的一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法，其特征在于：所述的步骤S1中，各发电节点向负荷节点的供给，考虑潮流平衡，计算公式如下所示：式中：P
i
为节点i的输入潮流总和；P
Gk
为第k个发电节点的发电供给，k＝1，2，
…
，m；为回溯分配矩阵A
u
的逆，A
u
的(i，k)元素等于：式中：|P
k
‑
i
|为线k
‑
i上输入节点i的潮流；P
k
为第k个发电节点输出的潮流；α
i
为所有与节点i相连，并向其输入潮流的节点集合；同时由于节点i总的输入潮流P
i
等于节点i总的输出潮流，即等于节点i的负荷需求与所有流出节点i的支路潮流的总和，考虑比例分摊，所以节点i的负荷需求P
Li
计算公式为：即第k个发电单元向第i个负荷的供给就等于3.根据权利要求1所述的一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法，其特征在于：所述步骤S1中，负荷节点应分摊的发电成本，基于各发电节点向负荷节点供给的电量，运用成本函数，考虑火电机组和生物质机组成本函数均为二次函数，可以得到第i个负荷节点应分摊的发电节点k的生产成本为：式中：a、b、c为发电成本的耗量系数，为第k个发电单元向第i个负荷供给的电量；将区域外整体作为一个负荷节点，则当前时刻分摊的发电成本为：
4.根据权利要求1所述的一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法，其特征在于：所述步骤S2中，随机发电机组鲁棒优化运行模型可表示为：其中：其中：式中：为随机发电机组出力的上、下限，Γ为鲁棒系数。5.根据权利要求1所述的一种基于成本分摊的虚拟电厂优化运行方法，其特征在于：所述的步骤S3中，约束条件包括机组出力约束、机组爬坡约束、机组成本约束、传输线路约束和潮流平衡约束；其中：所述机组出力约束包括随机机组出力约束和可控机组出力约束；所述随机机组出力约束：其中：其中：由于t时段随机发电机组仅含有出力一个不确定参数，因此|J|＝1，即Γ∈[0，1]；所述可控机组出力约束：式中：分别为可控机组输出功率上下限；u
gt
为二进制变量，当u
gt
为0时，机组离线停机；当u
gt
为1时，机组在线运行；所述机组爬坡约束包括可控机组中的生物质电站和常规机组，随机发电机组和可控机组中的水电站无爬坡率；所述机组爬坡约束：式中：分别为可控机组向上和向下爬坡率；所述传输线路约束，传输线路负载率不超过80％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云会，郑强仁，郭淼，肖焕春，白云峰，杨乃辉，司聪，何厚道，李成，王军，刘利波，张治一，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司延边供电公司，
类型：发明
国别省市：