申请/专利权人：南京国电南自电网自动化有限公司

申请日：2022-05-27

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN115034589B

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.09.30#实质审查的生效;2022.09.09#公开

摘要：本发明公开了一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，包括基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息，本发明进一步细化虚拟电厂内部多样化资源建模、实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势。

主权项：1.一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：包括：基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息；所述采集的虚拟电厂信息包括新能源发电特性数据、电制热单元、电储能设备特性数据、蓄热设备特性数据、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷数据、可转移热力负荷数据、常规热力负荷数据、常规电力负荷数据、虚拟电厂与大电网联络接口物理特性数据、日前预测风速、日前预测光照强度、虚拟电厂协调调度运行方式、等效低碳因子中的一种或多种；所述预先建立的虚拟电厂聚合资源模型包括多元化储能设备模型、电制热单元模型和分布式发电出力模型，其中，所述多元化储能设备模型包括电储能设备模型和热储能设备模型，所述分布式发电出力模型包括光伏发电模型和风机发电模型；所述预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，包括：设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件，包括光伏发电、光伏发电总装机容量、风机发电、风机发电总装机容量、常规发电机组的安全运行约束，以及虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束；设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件，包括可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热单元的安全运行约束；设置功率平衡安全运行约束条件，包括电功率平衡、热功率平衡约束；设置多元化储能设备安全运行约束，包括电储能安全运行约束条件、热储能安全运行约束条件；设置虚拟电厂旋转备用约束条件；所述多元化储能设备模型的建立方法包括：建立虚拟电厂中电储能设备模型，表达式如下： 式中：∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为电储能设备在时刻t、在时刻t-1的储电量；σes为电储能设备的自放电率；分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；ηes,cha、ηes,dis分别为电储能设备的充电效率、放电效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长；建立虚拟电厂中热储能设备模型，表达式如下： 式中：∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为热储能设备在时刻t、在时刻t-1的储热量；σhs为热储能设备的热损失因子；分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；ηhs,cha、ηhs,dis分别为热储能设备的蓄热效率、放热效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长；所述电制热单元模型的表达式如下： 式中：为电制热单元在时刻t的制热功率；为电制热单元在时刻t的制热效率；为电制热单元在时刻t的耗电功率；为电制热单元变工况特性i次幂对应的多项式系数；为电制热单元在时刻t的热力负荷负载率；为电制热单元在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；所述分布式发电出力模型的建立方法包括：建立光伏发电模型，表达式如下： 式中：为光伏在时刻t的发电出力因子；为虚拟电厂接纳光伏在时刻t的发电因子；Lst分别为光伏发电在时刻t工作时的光照强度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境的光照强度；δpv为光伏发电出力温度变化调节因子；Tamb分别为光伏发电在时刻t工作时的温度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境温度；Ppv,st为标准规范测试环境下光伏发电出力；为光伏在时刻t的发电功率；建立风机发电模型，表达式如下： 式中：为风机在时刻t的发电功率；为风机发电的额定容量；vt、vin、vrat、vout分别为风机时刻t的工作时的风速、风机启动风速、风机额定风速、风机截止风速；所述设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件包括：光伏发电安全运行约束表达式如下： 式中：为光伏在时刻t的发电功率；分别为光伏发电出力下限、上限；分别为虚拟电厂内所有光伏在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；光伏发电总装机容量约束表达式如下： 式中：分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率上限；分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εpv、分别为光伏发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的光伏渗透率系数上限值；风机发电安全运行约束表达式如下： 式中：为风机发电在时刻t的发电功率；分别为风机发电出力下限、上限；分别为虚拟电厂内所有风机发电在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；分别为虚拟电厂内所有风机发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；风机发电总装机容量约束表达式如下： 式中：分别为虚拟电厂内所有风机发电功率上限；分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εwp、分别为风机发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的风机发电渗透率系数上限值；常规发电机组安全运行约束表达式如下： 式中：分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；为常规发电机组的最小启动系数，也称为设备切除系数；分别为常规发电机组发电出力下限、上限；分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的发电功率；分别为常规发电机组的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；为优化调度周期内允许常规发电机组最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长；虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束表达式如下： 式中：为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率当取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；分别为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限、上限；所述设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件包括：可转移电力负荷运行约束条件表达式如下： 式中：为虚拟电厂在时刻t的转移电力负荷变化量；分别为可转移电力负荷允许电力负荷转移时段、不允许电力负荷转移时段；可转移热力负荷运行约束条件表达式如下： 式中：为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；分别为可转移热力负荷允许热力负荷转移时段、不允许热力负荷转移时段；电制热单元安全运行约束表达式如下： 式中：分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；为电制热单元的最小启动系数，也称为设备切除系数；分别为电制热单元制热出力下限、上限；分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的制热功率；分别为电制热单元的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；为优化调度周期内允许电制热单元最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长；所述设置功率平衡安全运行约束条件包括：电功率平衡约束条件表达式如下： 式中：∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率；为电制热单元在时刻t的耗电功率；分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；热功率平衡约束条件表达式如下： 式中：∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；为电制热单元在时刻t的制热功率；分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；分别为虚拟电厂在时刻t的常规热力负荷、可转移热力负荷、转移热力负荷变化量；所述设置多元化储能设备安全运行约束包括：电储能运行约束条件表达式如下： 式中：分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；分别为电储能设备放电功率上限、充电功率上限；为电储能设备在时刻t的储电量；分别为电储能设备实时储电量上限因子、下限因子；为电储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；热储能运行约束条件表达式如下： 式中：分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；分别为热储能设备放热功率上限、蓄热功率上限；为热储能设备在时刻t的储热量；分别为热储能设备实时储热量上限因子、下限因子；为热储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；所述设置虚拟电厂旋转备用约束条件的表达式如下： 式中：∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；为常规发电机组发电出力上限；μpv、μwp分别为光伏发电出力、风机发电出力的最大变化率；分别为光伏、风电在时刻t的发电功率；为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限；οcon、οtran分别为常规电力负荷、可转移电力负荷预测误差；分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；为电储能设备充电功率上限；所述经济动态调度模型的表达式如下： 式中：f￥为虚拟电厂的净经济效益；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；ιpv、ιwp、ιgen分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电的单位功率等效经济成本因子；分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；ρe,inc、ρh,inc分别为可转移电力负荷、可转移热力负荷的单位转移功率激励经济成本系数；分别为虚拟电厂在时刻t向大电网购电的分时电价、向大电网售电的分时电价；为虚拟电厂在时刻t的常转移电力负荷变化量；分别为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率当取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合；低碳动态调度模型的表达式如下： 式中：为虚拟电厂净节约碳排放量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑*为虚拟电厂内同类资源整体聚合；πpv、πwp、πgen、πlink分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电、通过联络线向虚拟电厂传输功率的单位功率等效碳排放因子；分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率当取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。

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