【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种虚拟电厂参与惯量和备用市场的调度方法，属于虚拟电厂。
技术介绍
1、通过电力电子逆变器并网的可再生能源和电化学储能具有灵活性和脆弱性的特点，并且无法像传统同步发电机一样自发地提供惯量和下垂响应。因此，基于电力电子逆变器电源的大量并网使得电力系统频率安全性受到影响，规模化分布式源荷资源又增加了电力系统运行管理的负担。此外，可再生能源发电的波动性为电力系统的调度带来不确定性，影响了新能源的有效消纳，使得电力系统调度运行的可靠性受到影响。以上问题给含高比例可再生能源电力系统的安全可靠运行带来了挑战。
2、为应对安全性的问题，学界和工业界提出了多种逆变器功率控制方法，例如下垂控制、虚拟惯量控制、虚拟同步发电机控制、虚拟振荡器控制，使得基于逆变器的电源能够自发地进行虚拟惯量响应和频率响应。风电和光伏均可以通过上述逆变器功率控制方法参与系统频率响应，电池储能可以同时提供备用和参与频率响应。为应对可再生能源不确定性的问题，现有方法通过预留机组备用的方法以在实时运行中补偿不确定性的新能源功率偏差，通过鲁棒优化、随机优化、机会约束优化等不确定性优化方法解决电力系统的不确定性优化调度问题。基于以上技术，电力系统的运营商能够通过设置备用市场和惯量市场来引导可控的发电机、可再生能源或储能提供功率备用和虚拟惯量响应，进而提升电力系统运行的可靠性和安全性。
3、在现有的技术研究中，机组参与电力系统备用和惯量市场的调度通常基于日前或日内的电力系统安全约束调度方法。系统运营商根据可控的同步发电机和逆变器电源的投标来求解
4、目前虚拟电厂参与备用和惯量市场的调度方法主要基于以同步发电机为主的传统电力系统构建，而随着新能源渗透率的增加和传统机组的退出，需要针对虚拟电厂内部的分布式资源运行特性，设计可行的参与备用和惯量市场的优化调度方法。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术针对虚拟电厂内部的分布式资源运行特性，提出了一种虚拟电厂参与惯量和备用市场的调度方法，以解决目前虚拟电厂调度模型参与新型电力系统备用和惯量市场尚缺乏可行性的问题。
2、为解决上述问题，本专利技术提出以下技术方案：
3、一种虚拟电厂参与惯量和备用市场的调度方法，包括以下步骤：(1)建立电力系统模型和虚拟电厂模型；(2)基于所述电力系统模型和所述虚拟电厂模型，建立不确定性功率输出模型；(3)基于所述电力系统模型和所述虚拟电厂模型，建立电力系统的频率响应模型；(4)基于所述不确定性功率输出模型和所述频率响应模型，建立同步发电机与虚拟电厂的优化调度模型；(5)求解所述优化调度模型，得到虚拟电厂的调度指令。
4、进一步地，步骤(1)中建立电力系统模型包括：利用节点与线路互联的图模型描述电力系统，并用节点导纳矩阵、发电机节点位置矩阵、风电场节点位置矩阵、虚拟电厂节点位置矩阵、负荷节点位置矩阵来分别描述线路参数、发电机、风电场、虚拟电厂、负荷的位置信息，以此来构建所述电力系统模型；其中，输电网络的调度问题时间周期集合定义为 t，由时刻 t索引。
5、进一步地，步骤(1)中所述虚拟电厂模型由虚拟电厂的有功功率输出、功率调节备用和虚拟惯量响应容量来描述，建立所述虚拟电厂模型包括：
6、基于分布式光伏和可调负荷的功率预测结果，考虑储能的充放电功率和电能量水平，聚合求解虚拟电厂在 t时刻的有功功率输出上限与下限；
7、基于可调负荷的需求响应范围、储能的备用容量和储能的电能量水平，聚合求解虚拟电厂在 t时刻所设定的功率上调最大值与功率下调最大值；
8、基于分布式储能的虚拟惯量控制系数和额定容量，聚合求解虚拟电厂在 t时刻的虚拟惯量响应容量上限。
9、进一步地，步骤(2)建立不确定性功率输出模型包括：基于不确定性变量组成的向量描述预测功率与实际功率的随机误差；基于同步发电机、虚拟电厂的仿射比例控制策略表示不确定性的功率调节量。
10、进一步地，步骤(3)建立所述频率响应模型包括：建立同步发电机的一次调频输出模型；求解电力系统的总惯量容量；利用基于所述一次调频输出模型与所述总惯量容量所构建的摆动方程，建立所述频率响应模型，并推导频率安全指标。
11、进一步地，步骤(4)建立所述优化调度模型包括：(4.1)建立同步发电机和虚拟电厂参与优化调度的目标函数；(4.2)基于所述不确定性功率输出模型，建立同步发电机的功率调节约束；(4.3)基于所述虚拟电厂模型和所述不确定性功率输出模型，建立虚拟电厂的功率调节约束；(4.4)建立电力系统的线路潮流约束；(4.5)基于所述频率安全指标，建立电力系统的频率安全约束。
12、进一步地，步骤(4.1)中所述目标函数包括同步发电机运行成本和虚拟电厂运行成本；其中，所述同步发电机运行成本包括所有调度时刻上的发电燃料成本、一次调频备用成本和上调、下调功率调节备用成本，所述虚拟电厂运行成本包括所有调度时刻上的发电运行成本、惯量响应成本和上调、下调功率调节备用成本。
13、进一步地，步骤(4.2)中所述同步发电机的功率调节约束包括：同步发电机的发电控制参与因数的约束；发电控制的系统平衡约束，用以限制所有同步发电机和所有虚拟电厂的发电控制参与因数之和为1，以平衡全局的不确定性功率偏差；同步发电机输出功率的上下限约束；同步发电机发电控制的功率上调、下调备用，以及一次调频备用的上下限约束；同步发电机发电控制的功率上调、下调备用的可靠性分布鲁棒机会约束；
14、步骤(4.3)中所述虚拟电厂的功率调节约束包括：虚拟电厂的发电控制参与因数的约束；虚拟电厂的虚拟惯量响应容量的约束；虚拟电厂输出功率的上下限约束；虚拟电厂功率上调、下调备用的上下限约束；虚拟电厂功率上调、下调备用的可靠性分布鲁棒机会约束。
15、进一步地，步骤(4.4)建立电力系统的线路潮流约束包括：首先，建立电力系统的线路潮流模型；然后，基于所述线路潮流模型建立所述线路潮流约束，以保证线路潮流在潮流上限和潮流下限之间的概率在设定的范围内；
16、步骤(4.5)中建立电力系统的频率安全约束包括：由所述频率安全指标本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种虚拟电厂参与惯量和备用市场的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(1)中建立电力系统模型包括：
3.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(1)中所述虚拟电厂模型由虚拟电厂的有功功率输出、功率调节备用和虚拟惯量响应容量来描述，建立所述虚拟电厂模型包括：
4.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(2)建立不确定性功率输出模型包括：
5.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(3)建立所述频率响应模型包括：
6.如权利要求5所述的调度方法，其特征在于，步骤(4)建立所述优化调度模型包括：
7.如权利要求6所述的调度方法，其特征在于，步骤(4.1)中所述目标函数包括同步发电机运行成本和虚拟电厂运行成本；其中，所述同步发电机运行成本包括所有调度时刻上的发电燃料成本、一次调频备用成本和上调、下调功率调节备用成本，所述虚拟电厂运行成本包括所有调度时刻上的发电运行成本、惯量响应成本和上调、下调功率调节备用成本。
8.如权利要求6所述的
9.如权利要求6所述的调度方法，其特征在于，步骤(4.4)建立电力系统的线路潮流约束包括：首先，建立电力系统的线路潮流模型；然后，基于所述线路潮流模型建立所述线路潮流约束，以保证线路潮流在潮流上限和潮流下限之间的概率在设定的范围内；
10.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(5)具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种虚拟电厂参与惯量和备用市场的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(1)中建立电力系统模型包括：
3.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(1)中所述虚拟电厂模型由虚拟电厂的有功功率输出、功率调节备用和虚拟惯量响应容量来描述，建立所述虚拟电厂模型包括：
4.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(2)建立不确定性功率输出模型包括：
5.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤(3)建立所述频率响应模型包括：
6.如权利要求5所述的调度方法，其特征在于，步骤(4)建立所述优化调度模型包括：
7.如权利要求6所述的调度方法，其特征在于，步骤(4.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：许银亮，李郅浩，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：
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