考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力系统电源调度领域，提供了考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法及系统，该方法基于历史数据集，分阶段建立考虑不确定性的虚拟电厂的目标函数和约束；联合目标函数和约束构建单个虚拟电厂多场景优化问题，将多场景优化问题分解为多个场景子问题和子问题之间的耦合约束；基于子问题之间的耦合约束，采用ADMM迭代方程不断迭代求解多个场景子问题直至满足迭代精度后对多个虚拟电厂之间进行分布式协同，考虑隐私保护，采用分布式方法求解不同虚拟电厂间系统优化问题得到优化结果，虚拟电厂根据优化结果调度机组出力。提升可再生能源的消纳，降低经济成本，同时保护不同虚拟电厂之间的隐私，防止隐私泄露。防止隐私泄露。防止隐私泄露。

【技术实现步骤摘要】
考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统电源调度领域，尤其涉及考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着电力市场化改革，电力市场中可再生能源所占比重进一步提高，可再生能源通过分布式发电，能够充分利用资源、降低远距离输电成本、提高供电可靠性。
[0004]近年来，风电、光伏等可再生能源发展迅速，但由于其出力的强烈的随机性和间歇性，可再生能源出力很难被准确预测，对电力系统的调度与运行带来困难。此外，风电光伏等分布式电源具有容量小、数量多、地理位置分散等特点，造成其并网成本高，管理难度大。
[0005]虚拟电厂(VPP)通常由传统的发电机、分布式发电设备、灵活负荷、储能设备等共同组成，通过精密的控制方式和能源管理，将多个单元整合，使其统一对外表现的一个整体，使得多种灵活资源参与到系统的优化运行，有利于降低配电网复杂性。虚拟电厂可以集成分布式电源，通过安装多个小型电源，输出相对稳定的较大供电量。
[0006]现有技术存在如下缺点：
[0007]由于可再生能源诸如风能、太阳能等间歇性能源及负荷预测的不确定性问题进一步加剧，将影响到电网的运行状态和经济性，为电力系统的调度和控制带来挑战。
[0008]为了应对可再生能源的不确定性，需要考虑多种可再生能源出力场景，确保系统安全稳定运行。但在实际运营中，不同的虚拟电厂之间需要协同，以保证整个系统的安全运行与整体经济效益最优。因为不同虚拟电厂之间分属不同的运营主体，不同主体之间不能交换详细的数据信息与结构，集中式求解并不现实。

技术实现思路

[0009]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法及系统，其首先采用多场景调度与ADMM分解的方法应对可再生能源出力的不确定性，之后采用ADMM分解的方式保护不同虚拟电厂间的隐私。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]本专利技术的第一个方面提供考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法，包括如下步骤：
[0012]获取风电、光伏出力以及负荷的历史数据集；
[0013]基于历史数据集，分阶段建立考虑不确定性的虚拟电厂的目标函数和约束；
[0014]联合目标函数和约束构建单个虚拟电厂多场景优化问题，将多场景优化问题分解为多个场景子问题和子问题之间的耦合约束；
[0015]基于子问题之间的耦合约束，采用ADMM迭代方程不断迭代求解多个场景子问题直
至满足迭代精度后对多个虚拟电厂之间进行分布式协同，考虑隐私保护，采用分布式方法求解不同虚拟电厂间系统优化问题得到优化结果，虚拟电厂根据优化结果调度机组出力。
[0016]本专利技术的第二个方面提供考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度系统，包括：
[0017]数据获取模块，用于获取风电、光伏出力以及负荷的历史数据集；
[0018]优化问题构建模块，用于基于历史数据集，分阶段建立考虑不确定性的虚拟电厂的目标函数和约束；联合目标函数和约束构建单个虚拟电厂多场景优化问题，将多场景优化问题分解为多个场景子问题和子问题之间的耦合约束；
[0019]虚拟电厂调度模块，用于基于子问题之间的耦合约束，采用ADMM迭代方程不断迭代求解多个场景子问题直至满足迭代精度后对多个虚拟电厂之间进行分布式协同，考虑隐私保护，采用分布式方法求解不同虚拟电厂间系统优化问题得到优化结果，虚拟电厂根据优化结果调度机组出力。
[0020]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0021]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法中的步骤。
[0022]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0023]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法中的步骤。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提出了一种考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂多场景调度方法，首先采用多场景调度与ADMM分解的方法应对可再生能源出力的不确定性，之后采用分布式求解的方式保护不同虚拟电厂间的隐私。一方面考虑了种可再生能源出力场景，应对了可再生能源的不确定性，确保系统安全稳定运行。另一方面，保证了在实际运营中，实现了不同的虚拟电厂之间的协同，以保证整个系统的安全运行与整体经济效益最优，同时保证了不同虚拟电厂间的隐私。
[0026]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1是本专利技术实施例考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0030]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]本专利技术的目的是应对虚拟电厂中可再生能源出力的不确定性，并且保证虚拟电厂中不同虚拟电厂的隐私性，提出了一种考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂多场景调度方法，首先采用多场景调度与ADMM分解的方法应对可再生能源出力的不确定性，之后采用ADMM分解的方式保护不同虚拟电厂间的隐私。可以应对可再生能源的不确定性，考虑多种可再生能源出力场景，确保系统安全稳定运行，同时保证虚拟电厂中不同虚拟电厂的隐私性。
[0033]实施例一
[0034]如图1所示，本实施例提供考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法，包括如下步骤：
[0035]步骤1：获取风电、光伏出力以及负荷的历史数据集；
[0036]作为一种或多种实施例，本实施例的数据通过状态感知技术进行收集，根据收集的数据集进行短期预测，预测未来可能出现的新能源出力和负荷量。
[0037]采用场景缩减技术筛选典型的新能源出力和负荷数据集合，作为步骤2中第二阶段约束所考虑的多场景；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法，其特征在于，包括如下步骤：获取风电、光伏出力以及负荷的历史数据集；基于历史数据集，分阶段建立考虑不确定性的虚拟电厂的目标函数和约束；联合目标函数和约束构建单个虚拟电厂多场景优化问题，将多场景优化问题分解为多个场景子问题和子问题之间的耦合约束；基于子问题之间的耦合约束，采用ADMM迭代方程不断迭代求解多个场景子问题直至满足迭代精度后对多个虚拟电厂之间进行分布式协同，考虑隐私保护，采用分布式方法求解不同虚拟电厂间系统优化问题得到优化结果，虚拟电厂根据优化结果调度机组出力。2.如权利要求1所述的考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法，其特征在于，所述虚拟电厂的目标函数为：其中，第一阶段成本包括从区域外向虚拟电厂注入功率的成本C
ch
，分布式发电机组的运行成本C
DG
、备用成本C
R
，风力发电的弃风成本C
W
，光伏发电的弃光成本C
PV
；第二阶段成本包括所考虑场景下DG功率调整、弃风、弃光和切负荷的期望成本，其中场景下ω的成本分别表示如下P
ω
为所考虑不确定性场景ω发生的概率，Ω表示所有不确定性场景的集合。3.如权利要求1所述的考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法，其特征在于，所述分阶段建立考虑不确定性的约束包括：基于DG的输出功率、备用容量限制和爬坡功率限制、可控风电、光伏机组的输出功率限制以及第一阶段的功率平衡约束作为第一阶段约束条件；基于DG出力调整受第一阶段备用容量的限制和总出力的爬坡限制、场景下可控风电、光伏机组的输出功率限制以及第二阶段场景下的功率平衡约束作为第二阶段约束条件。4.如权利要求3所述的考虑不确定性和隐私保护的虚拟电厂调度方法，其特征在于，所述第一阶段约束条件的表达式为：述第一阶段约束条件的表达式为：述第一阶段约束条件的表达式为：述第一阶段约束条件的表达式为：式中，分别表示第i个DG在t时刻的出力、向上备用容量、向下备用容量；分别表示第i个DG的最大、最小出力限制；分别表示第i个DG的最大、
最小爬坡速率限制；分别表示第i个可控风机t时刻的计划出力和预测出力最大值；分别表示第i个可控光伏t时刻的计划出力和预测出力最大值；表示区域边界节点i处注入虚拟电厂的功率；表示虚拟电厂控制范围内节点i处t时刻的净负荷，其包含不可控的新能源出力；N
ch
,N
DG
,N
W

【专利技术属性】
技术研发人员：徐群，孙丰杰，刘宏波，高宽志，洪志辉，庞丽珺，武红星，孙昊，孟建，曹铭凯，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，
类型：发明
国别省市：