一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法技术

本发明专利技术公开了基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法，首先建立了以虚拟电厂节点为关键节点的发电机节点有功输出空间下的支路热稳定安全域模型；然后，以有功功率注入为坐标轴，建立了多维热稳定安全域分析模型及其在关键节点空间的快速求解方法；考虑到实际工程的应用需求，研究了二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型。多维安全域显示模型。多维安全域显示模型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法


[0001]本专利技术涉及虚拟电厂优化调度领域，特别是涉及一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法。

技术介绍

[0002]由于新能源的大力发展，风电、光伏、储能以及居民负荷(如电动汽车，电热水壶以及空调等设备)广泛接入电网，一方面给电力系统带来了较大的负荷需求，另一方面也给电力系统的调峰备用等带来了挑战。但是灵活性资源本身也具有一定的可调空间，传统电力系统由于通信等设施的不完善，导致忽略了这些资源的调节能力。随着新型电力系统的构建，越来越多的主动负荷以及新能源开始参与市场调节，但是单一资源的能力始终有限，为了更好的利用灵活性资源，聚合商采用虚拟电厂的技术统一控制灵活性资源。不同资源聚合下虚拟电厂的调节能力不同，这使得虚拟电厂难以参与辅助服务决策，甚至影响电网的安全可靠运行。因此，虚拟电厂在聚合和管理项目数量大、响应性能差异明显的可控负载时，不仅需要考虑可控负载的功率特性，还需要考虑可控负荷时域响应性能与不同辅助服务要求的兼容性。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法，本专利技术主要研究虚拟电厂可调空间构建与实时调度问题，可以实时给出灵活性资源聚合后可调节范围，并主动参与日内实时调度，预控电网稳定性；本专利技术量化了虚拟电厂内部资源的响应特征，通过建立了多维空间中的热稳定安全域分析模型，进而构建了以二维平面表示的虚拟电厂可调空间的可视化方法，为电网运行调度的控制和决策提供技术支持。
[0004]为了解决现有技术，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法，所述方法基于电力系统的灵活性资源聚合后的可调能力以及热稳定极限的节点出力限制，结合虚拟电厂耦合节点的可调节功率上下限，构建单一节点的安全区间的图形表示；包括如下步骤：
[0006]步骤1：依据在线的虚拟电厂中的半受控资源数据和全受控资源数据按照如下公式构建虚拟电厂聚合模型：
[0007][0008]其中，P
base
是t时刻虚拟电厂聚合功率，是半控型资源的功率输出预测值，N
s
是半控型资源的数量，是全控型资源的功率输出预测值，N
c
是全控型资源的数量；
[0009]步骤2、所述虚拟电厂聚合模型根据半受控资源数据和全受控资源数据预估输出功率差异获得虚拟电厂聚合模型的可调节空间输出值：
[0010][0011]步骤3、依据离线电力系统中关键节点空间按照如下公式构建热稳定安全域超平面解析模型：
[0012][0013]其中，α
b,k
是超平面系数，P
k
是节点有功注入，Ω(Branch)是支路集合，Ω(VPP)是虚拟电厂集合；
[0014]步骤4：采用极限搜索的算法对所述热稳定安全域超平面解析模型进行单节点可用空间计算构建二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型：
[0015][0016][0017]其中：系统节点有功功率输出的安全上限，应取每个支路上的最小值，即，
[0018]P
i,SR_max
＝min{P
(1,i),SR_max
,
…
,P
(b,i),SR_max
}
[0019]系统节点有功功率输出的安全下限值应为各支路上的最大值，即：
[0020]P
i,SR_min
＝max{P
(1,i),SR_min
,
…
,P
(b,i),SR_min
}
[0021]其中，P
i,SR_max
是节点功率上限，P
i,sR_min
是节点功率下限。
[0022]进一步，根据步骤1中的虚拟电厂聚合模型对电力负荷侧全受控资源数据控制过程：
[0023]按照如下公式建立空调系统模型：
[0024][0025]其中，C
OP
是能量消耗系数；P
air
是压缩机所需功率；α
AC
是空调的开关状态；
[0026]按照如下公式建立电热水壶模型：
[0027]P
WH
＝P
heater
α
WH
[0028]其中，P
heater
是电热水壶的用电功率，α
WH
是电热水壶的开关状态；
[0029]按照如下公式建立电动汽车具体模型如下：
[0030]P
EV
＝P
EV_num
α
EV
[0031]其中，P
EV_num
是电动汽车充放电功率，α
EV
是电动汽车储能系统的充放电状态。
[0032]有益效果
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0034]1、本专利技术基于安全域理论，构建节点注入空间的安全域解析模型，可有效改进电力系统规模庞大，数据复杂以及潮流非线性的问题，现有问题多基于逐点法思路，计算时间
长且难得到有效解。
[0035]2、专利技术以虚拟电厂节点为关键节点，构建关键节点功率注入空间的耦合关系，在非关键节点功率注入不变的前提下，得到安全域低维解析模型，旨在解决电力系统规模庞大的问题，仅通过观察关键节点的有功注入即可保持系统的安全性。
[0036]3、本专利技术采用极限搜索的方法，对低维安全域模型进行单节点可用空间搜索，得到二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型；本专利技术为电网运行调度的控制和决策提供技术支持。
附图说明
[0037]图1为本专利技术提供的方法流程框图；
[0038]图2为本专利技术中二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型。
具体实施方式
[0039]下面结合附图1
‑
2对本专利技术作出详细说明：
[0040]如图1所示，本专利技术提供一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法；该方法根据边界方法机理，分别介绍灵活性资源聚合方法和可调空间构建方法两个环节。本专利技术方法包括内容：首先建立了以虚拟电厂节点为关键节点的发电机节点有功输出空间下的支路热稳定安全域模型；然后，以有功功率注入为坐标轴，建立了多维热稳定安全域分析模型及其在关键节点空间的快速求解方法；考虑到实际工程的应用需求，研究了二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型。
[0041]1、通过灵活性资源聚合方法构建虚拟电厂聚合模型
[0042]作为新型电力系统中能源互联网技术的典型代表，虚拟电厂可以通过信息与能源的交互，有效聚合大量分布式资源，实现广域能源互联共享。虚拟发电厂由可再生分布式能源(包括风电、光伏等)、可控分布式电力(CG)(包括燃气轮机发电机组等)、负荷和储能(ES)等组成。虚拟发电厂的内部资源向虚拟电厂运营商(V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟电厂的灵活性资源可调区间构建方法，其特征在于，所述方法基于电力系统的灵活性资源聚合后的可调能力以及热稳定极限的节点出力限制，结合虚拟电厂耦合节点的可调节功率上下限，构建单一节点的安全区间的图形表示；包括如下步骤：步骤1：依据在线的虚拟电厂中的半受控资源数据和全受控资源数据按照如下公式构建虚拟电厂聚合模型：其中，P
base
是t时刻虚拟电厂聚合功率，是半控型资源的功率输出预测值，N
s
是半控型资源的数量，是全控型资源的功率输出预测值，N
c
是全控型资源的数量；步骤2、所述虚拟电厂聚合模型根据半受控资源数据和全受控资源数据预估输出功率差异获得虚拟电厂聚合模型的可调节空间输出值：步骤3、依据离线电力系统中关键节点空间按照如下公式构建热稳定安全域超平面解析模型：其中，α
b,k
是超平面系数，P
k
是节点有功注入，Ω(Branch)是支路集合，Ω(VPP)是虚拟电厂集合；步骤4：采用极限搜索的算法对所述热稳定安全域超平面解析模型进行单节点可用空间计算构建二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型：间计算构建二维平面组合图形表示的多维安全域显示模型：其中：系统节点有功功率输出的安全上限，应取每个支路上的最小值，即，P
i,SR_max
＝min{P
(1,i),SR_max
,
…
,P
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李豹，谢惠藩，张蔷，肖亮，周鑫，黄兆棽，曾沅，秦超，任郡枝，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：