基于二元一致性算法的资源聚合调控方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于二元一致性算法的资源聚合调控方法与系统，属于电力系统资源分配技术领域，建立了考虑电源出力不确定性的虚拟电厂可行域求解模型，表征资源聚合体的有功

【技术实现步骤摘要】
基于二元一致性算法的资源聚合调控方法与系统


[0001]本专利技术涉及电力系统资源调控
，具体涉及一种基于二元一致性算法的资源聚合调控方法与系统。

技术介绍

[0002]随着电力市场化新型电力系统建设进的不断推进，配电网侧的海量、异质分布式灵活性资源不断涌现，需深入挖掘电力负荷侧资源灵活性以满足新型电力系统供需匹配与灵活运行的需求，灵活性资源聚合与聚合体调控技术成为上述问题的重要解决方案之一。虚拟电厂(Virtual PowerPlant，VPP)将一定区域内的分布式电源、需求侧资源等多种灵活性资源进行聚合形成聚合体VPP，电网通过对聚合体VPP的协调控制，使其参与电网调度运行和市场交易，提升电力系统灵活调节能力。
[0003]VPP表征的灵活性资源聚合体对外功率运行特性称为虚拟电厂可行域(Virtual powerplant Feasible Region，VFR)，基于VFR的运行调控模式可向上级调度层提供VPP的调节能力边界，同时该模式也能较好保护VPP内部各个用户的隐私。
[0004]目前，在灵活性资源聚合形成VFR研究领域，常见的方法包括顶点枚举法、多参数规划法和数据驱动法等，各类方法在不同的资源聚合体调控场景下具备不同的优势。考虑网络运行约束的VPP可同时发出有功和无功，且无法实现有功
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无功解耦。
[0005]在资源聚合体形成可行域参与电网调控的研究领域，基于配电网侧灵活性资源聚合可行域的输配协同优化调度模型，为灵活性资源聚合体参与电网调控的模型设计提供了良好示范参考，但大多的配网侧资源建模较为单薄，可进一步丰富建模以体现配电网灵活调节能力。通过将类型更为全面的灵活性资源聚合成为VPP，求解考虑有功
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无功耦合的可行域模型，但在资源聚合体调控方面，大多未充分计及可行域的无功调节能力对电网运行的支撑作用，在基于可行域的无功调控方面有进一步的提升空间。目前研究大多存在资源聚合模型与聚合体调控方法关联性较弱，资源聚合体上传参数应用不够充分等问题。
[0006]当资源聚合体数目增加时，一致性算法可作为解决多主体集群分布式优化问题的有效方法。当前基于多主体成本增量一致性法则，多以成本最优为目标的一致性算法，提高了运行经济性的同时还较好解决了功率越限等问题，但当前大多研究仅考虑各主体有功功率的一元函数优化问题，在多元函数场景下的适用性有待进一步提升。通过计及储能有功荷电状态变化量一致性与光伏无功利用率一致性，得到基于控制饱和衔接的光伏无功与储能有功两阶段一致性迭代算法，该方法可较好实现各节点电压的协调控制，但在功率协调与分配领域有待进一步提升。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于二元一致性算法的资源聚合调控方法及系统，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术提供一种基于二元一致性算法的资源聚合调控方法，包括：
[0010]建立计及电源出力不确定性的虚拟电厂可行域模型；
[0011]通过顶点枚举法对虚拟电厂可行域模型进行求解，得到虚拟电厂可行域，表征资源聚合体的有功
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无功调节能力；
[0012]基于虚拟电厂可行域，建立计及有功
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无功运行成本的虚拟电厂集群有功
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无功协同优化模型；
[0013]基于网损灵敏度模型构建二元一致性算法模型；
[0014]对二元一致性算法模型进行转化与求解，优化确定虚拟电厂集群有功和无功率；
[0015]基于可行域模型提出功率修正规则，基于二元一致性变量修正方程提出电压修正规则；根据功率修正规则和电压修正规则进行资源调控分配。
[0016]进一步的，建立计及电源出力不确定性的虚拟电厂可行域模型，包括：
[0017]建立计及电源出力不确定性的虚拟电厂可行域模型，虚拟电厂内灵活性资源可分为储能类与电源类，储能类包括具有能量累积的资源；电源类包括全控电源类和半控电源类；电力网络拓扑潮流约束采用基于DistFlow的线性潮流模型；全控电源类约束考虑功率、容量约束和爬坡约束；半控电源类通过功率削减提升出力灵活性；构建考虑风光出力不确定性的半控电源类资源出力模型，并通过高斯混合模型将包含随机变量的机会约束转化为确定性约束；储能类资源包括功率约束与能量约束；网络模型包括节点与线路功率约束、电压电流安全约束。
[0018]进一步的，通过顶点枚举法对虚拟电厂可行域模型进行求解，得到虚拟电厂可行域，表征资源聚合体的有功
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无功调节能力，包括：为具体化虚拟电厂VPP的有功
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无功调节能力，可求解VPP与配电网络的公共耦合点PCC输出功率所在二维平面下的可行域；通过建立以VPP内部各资源模型和网络模型为约束条件，以所确定的二维平面中特定功率因数角下的调节能力最大化为目标函数的优化问题，求解不同功率因数角下虚拟电厂可行域VFP的全部边界顶点，最终基于各顶点形成凸包得到VFR。
[0019]进一步的，建立计及有功
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无功运行成本的虚拟电厂集群有功
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无功协同优化模型，包括：对虚拟电厂内部各资源有功成本进行聚合，得到虚拟电厂有功输出的分段二次函数聚合成本模型；虚拟电厂无功优化成本包括固定成本与机会成本；无功优化成本中的固定成本为基于设备计划使用年限折算后的单位时间成本；机会成本为虚拟电厂因提供无功服务而在有功发电上损失的部分成本；由于虚拟电厂内部各类发电资源在实际运行时存在相应的功率约束，无功输出达到一定程度时会影响有功发电收益，建立考虑电压与功率边界的虚拟电厂集群有功
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无功优化模型。
[0020]进一步的，基于网损灵敏度模型设计二元一致性算法模型，并进行转化与求解，以确定优化虚拟电厂集群有功功率和无功功率，包括：
[0021]网损灵敏度表示节点i增加单位发电功率引起的网损变化量；电压灵敏度给出了节点注入功率变化对各节点电压的影响，用于观察在一致性算法迭代过程，虚拟电厂节点输出功率变化导致的系统节点电压变化，形成解决电压越限问题的依据；
[0022]利用拉格朗日乘子法设置两个拉格朗日常数即一致性变量λ和w，当不同虚拟电厂的两个一致性变量λ和w均收敛一致时，模型存在最优解；通过一致性法则，设置二元一致性变量的更新法则与VPP节点功率运行的更新规则；最终得到二元一致性迭代结果。
[0023]进一步的，基于可行域模型提出功率修正规则，包括：
[0024]功率修正流程如下：当功率越限时，为了不改变越限虚拟电厂VPP所表征的调节能力性质即功率因数大小，按等功率因数下的VFR边界值设定该VPP实际输出功率，并将该节点退出通信网络拓扑，更新网络拓扑矩阵；
[0025]当出现多个VPP功率越限时，选取越限程度最大的VPP，对该VPP实施上述功率修正流程，之后重新进行一致性计算，并再次完成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二元一致性算法的资源聚合调控方法，其特征在于，包括：建立计及电源出力不确定性的虚拟电厂可行域模型；通过顶点枚举法对虚拟电厂可行域模型进行求解，得到虚拟电厂可行域，表征资源聚合体的有功
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无功调节能力；基于虚拟电厂可行域，建立计及有功
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无功运行成本的虚拟电厂集群有功
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无功协同优化模型；基于网损灵敏度模型构建二元一致性算法模型；对二元一致性算法模型进行转化与求解，优化确定虚拟电厂集群有功和无功率；基于可行域模型提出功率修正规则，基于二元一致性变量修正方程提出电压修正规则；根据功率修正规则和电压修正规则进行资源调控分配。2.根据权利要求1所述的基于二元一致性算法的资源聚合调控方法，其特征在于，建立计及电源出力不确定性的虚拟电厂可行域模型，包括：建立计及电源出力不确定性的虚拟电厂可行域模型，虚拟电厂内灵活性资源可分为储能类与电源类，储能类包括具有能量累积的资源；电源类包括全控电源类和半控电源类；电力网络拓扑潮流约束采用基于DistFlow的线性潮流模型；全控电源类约束考虑功率、容量约束和爬坡约束；半控电源类通过功率削减提升出力灵活性；构建考虑风光出力不确定性的半控电源类资源出力模型，并通过高斯混合模型将包含随机变量的机会约束转化为确定性约束；储能类资源包括功率约束与能量约束；网络模型包括节点与线路功率约束、电压电流安全约束。3.根据权利要求2所述的基于二元一致性算法的资源聚合调控方法，其特征在于，通过顶点枚举法对虚拟电厂可行域模型进行求解，得到虚拟电厂可行域，表征资源聚合体的有功
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无功调节能力，包括：为具体化虚拟电厂VPP的有功
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无功调节能力，可求解VPP与配电网络的公共耦合点PCC输出功率所在二维平面下的可行域；通过建立以VPP内部各资源模型和网络模型为约束条件，以所确定的二维平面中特定功率因数角下的调节能力最大化为目标函数的优化问题，求解不同功率因数角下虚拟电厂可行域VFP的全部边界顶点，最终基于各顶点形成凸包得到VFR。4.根据权利要求1所述的基于二元一致性算法的资源聚合调控方法，其特征在于，建立计及有功
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无功运行成本的虚拟电厂集群有功
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无功协同优化模型，包括：对虚拟电厂内部各资源有功成本进行聚合，得到虚拟电厂有功输出的分段二次函数聚合成本模型；虚拟电厂无功优化成本包括固定成本与机会成本；无功优化成本中的固定成本为基于设备计划使用年限折算后的单位时间成本；机会成本为虚拟电厂因提供无功服务而在有功发电上损失的部分成本；由于虚拟电厂内部各类发电资源在实际运行时存在相应的功率约束，无功输出达到一定程度时会影响有功发电收益，建立考虑电压与功率边界的虚拟电厂集群有功
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无功优化模型。5.根据权利要求1所述的基于二元一致性算法的资源聚合调控方法，其特征在于，基于网损灵敏度模型设计二元一致性算法模型，并进行转化与求解，以确定优化虚拟电厂集群有功功率和无功功率，包括：网损灵敏度表示节点i增加单位发电功率引起...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曌，许泽凯，和敬涵，张大海，王小君，王颖，吴翔宇，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：