本發(fā)明涉及電力資源聚合，尤其涉及一種虛擬電廠多類型資源聚合優(yōu)化運行方法與裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源技術(shù)的不斷發(fā)展與普及，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行模式面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。可再生能源(如風(fēng)能、太陽能等)的間歇性、隨機性和波動性特征，增加電力調(diào)度的難度；為了解決這一問題，虛擬電廠作為一種新型的能源管理模式，逐漸成為解決分布式能源調(diào)度問題的有效方案。

2、虛擬電廠通過集成多種類型的分布式能源資源、儲能設(shè)備、負荷響應(yīng)等靈活可調(diào)資源，能夠在不同的時間、不同的電力需求下，進行靈活調(diào)度和優(yōu)化運行，進而提高電力系統(tǒng)的運行效率和響應(yīng)能力；然而，現(xiàn)有的虛擬電廠技術(shù)尚未能夠充分利用電源側(cè)和需求側(cè)的多種可調(diào)靈活資源特性，在資源優(yōu)化配置方面仍存在一定的局限性，具體體現(xiàn)在以下兩個方面：一是，現(xiàn)有虛擬電廠的相關(guān)研究主要集中于優(yōu)化調(diào)度和交易競價機制方面，缺少對虛擬電廠分布式資源的優(yōu)化配置的相關(guān)研究，而統(tǒng)籌電源側(cè)和負荷側(cè)多種能源需求，實現(xiàn)各類資源的優(yōu)化配置，是提升虛擬電廠優(yōu)化運行的關(guān)鍵基礎(chǔ)。二是，對于虛擬電廠多類型資源的優(yōu)化配置較少同時考慮到電源側(cè)和負荷側(cè)的靈活性和隨機性；由于風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電資源，這些資源的輸出功率受環(huán)境因素(如天氣、光照強度、風(fēng)速等)的影響較大，具有較強的間歇性和波動性；但是現(xiàn)有研究缺乏對隨機性因素的定量描述，并未考慮到風(fēng)電和光伏等能源的隨機性影響。因而，隨著電力系統(tǒng)負荷的波動、可再生能源的輸出不穩(wěn)定等因素的影響，現(xiàn)有技術(shù)在靈活響應(yīng)方面存在較大挑戰(zhàn)，尤其是在面對突發(fā)事件和極端天氣條件時，調(diào)度響應(yīng)能力有限，系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性受到影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種虛擬電廠多類型資源聚合優(yōu)化運行方法與裝置，能夠在考慮電源側(cè)和需求側(cè)靈活性可調(diào)資源特性的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮各種資源的協(xié)同效應(yīng)，實現(xiàn)多類型可調(diào)資源的高效聚合與優(yōu)化運行，提高虛擬電廠的運行效率、降低成本，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并促進可再生能源的更廣泛應(yīng)用。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、第一方面，本發(fā)明提供一種虛擬電廠多類型資源聚合優(yōu)化運行方法，方法包括：

4、步驟1：分別建立虛擬電廠所轄范圍內(nèi)電源側(cè)與需求側(cè)的各類靈活性可調(diào)資源的可調(diào)電量模型；

5、步驟2：各類靈活性可調(diào)資源的可調(diào)電量模型進行聚合建模，得到虛擬電廠的輸出電量聚合模型和靈活可調(diào)電量范圍；

6、步驟3：根據(jù)所述輸出電量聚合模型生成虛擬電廠的次日可用出力曲線，電網(wǎng)基于虛擬電廠的可用出力曲線及其靈活可調(diào)電量范圍制定次日總出力計劃；

7、步驟4：構(gòu)建以綜合成本最小為目標(biāo)的虛擬電廠優(yōu)化運行模型；

8、步驟5：基于電網(wǎng)下發(fā)的次日總出力計劃，結(jié)合虛擬電廠的運行約束條件，對所述虛擬電廠優(yōu)化運行模型進行求解，得到虛擬電廠中各類靈活性可調(diào)資源的調(diào)度運行優(yōu)化結(jié)果。

9、可選的，步驟1中，所述需求側(cè)的各類靈活性可調(diào)資源包括可中斷負荷、儲能單元和電動汽車集群；所述電源側(cè)的各類靈活性可調(diào)資源包括可控型發(fā)電資源、風(fēng)電機組和光伏發(fā)電機組；

10、其中，所述可中斷負荷包括工商業(yè)用戶負荷；所述可控型發(fā)電資源包括火力發(fā)電機組、微燃機和/或水力發(fā)電機組。

11、可選的，所述步驟1包括：建立可中斷負荷的調(diào)節(jié)電量模型，其表達式如下：

12、

13、式中，μel(pl(t))表示可中斷負荷在不同時刻t的可中斷功率pl的概率密度函數(shù)，μ和σ2表示pl的均值和方差，pl,max為可中斷負荷的最大功率值；δt為可中斷時間段。

14、可選的，所述步驟1包括：建立電動汽車集群的調(diào)節(jié)電量模型，其表達式如下：

15、

16、式中，pev(t)表示在不同時刻t電動汽車輸出電量；pevord表示虛擬電廠下發(fā)的電動汽車功率指令值；tev與tev分別為電動汽車從故障發(fā)生到控制響應(yīng)的通訊延遲時間及控制響應(yīng)時間常數(shù)。

17、可選的，步驟2中，所述虛擬電廠的輸出電量聚合模型的表達式如下：

18、

19、式中，evpp(δt,pvpp(t))表示虛擬電廠在當(dāng)前時段δt的輸出電量，pvpp(t)、pa,i(t)、pwind,i(t)、ppv,i(t)、pess,i(t)和pev,i(t)分別為虛擬電廠、第i個可控發(fā)電資源、第i個風(fēng)電機組、第i個光伏機組、第i個儲能單元、第i個電動汽車在t時刻的出力值；n1、n2、n3、n4和n5分別為虛擬電廠所轄范圍內(nèi)的可控發(fā)電資源、風(fēng)電機組、光伏機組、儲能單元和電動汽車的數(shù)量；pl(t)為t時刻的負荷值，k為可中斷需求資源占總負荷比例。

20、可選的，步驟2中，所述靈活可調(diào)電量范圍的表達式如下：

21、

22、式中，分別為在δt時間段內(nèi)虛擬電廠向上、向下靈活可調(diào)的電量值；分別為第i個可控發(fā)電資源向上、向下靈活可調(diào)的電量值；分別為第i個儲能單元向上、向下靈活可調(diào)的電量值；分別為第i個電動汽車向上、向下靈活可調(diào)的電量值。

23、可選的，步驟4中，所述虛擬電廠優(yōu)化運行模型的目標(biāo)函數(shù)的表示式如下：

24、

25、式中，f表示綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)；和分別表示資源聚合總成本、運營維護總成本和風(fēng)險成本，r表示風(fēng)險偏好系數(shù)。

26、可選的，所述風(fēng)險成本的計算式如下：

27、

28、式中，和分別為風(fēng)電機組、光伏機組和可中斷負荷的誤差概率密度函數(shù)；α為風(fēng)險價值var的邊界值；β為設(shè)定的置信度；m≥0為表征超過風(fēng)險價值的損失的虛擬系數(shù)，t＝1,2…24表示調(diào)度日內(nèi)的24小時。

29、可選的，所述虛擬電廠的運行約束條件包括：各類靈活性可調(diào)資源的出力約束和儲能容量約束、可中斷負荷上限約束、備用約束和/或機會規(guī)劃約束。

30、可選的，所述備用約束的表達式如下：

31、

32、式中，pa,min和pa,max分別為可控發(fā)電資源輸出功率的最大值和最小值；pa(t)表示可控發(fā)電資源在t時刻的運行功率；ra(t)、ress(t)和rev(t)分別為可控發(fā)電資源、儲能設(shè)備和電動汽車t時刻的備用容量；qess(t)為儲能單元在t時刻的儲能容量，qess,min表示儲能單元的最小容量，η為儲能設(shè)備的放電效率；pess,max和pev,max分別表示儲能單元和電動汽車的輸出功率最大值，pess(t)和pev(t)分別表示儲能單元和電動汽車在t時刻的運行功率。

33、可選的，所述機會規(guī)劃約束的表達式如下：

34、prob[evpp≥e?prgs(t)-pwind(t)-ppv(t)]≥β

35、式中，eprgs(t)為風(fēng)電機組和光伏機組在t時刻的聯(lián)合輸出功率prgs(t)的期望值，β為預(yù)設(shè)的置信度；prob[]為概率運算符；evpp為虛擬電廠可調(diào)電量，處于向上、向下靈活可調(diào)的電量值之間，即

36、第二方面，本發(fā)明提供一種虛擬電廠多類型資源聚合優(yōu)化運行裝置，運行如本發(fā)明第一方面中任一項所述方法的步驟，裝置包括：

37、建立模塊，用于分別建立虛擬電廠所轄范圍內(nèi)電源側(cè)與需求側(cè)的各類靈活性可調(diào)資源的可調(diào)電量模型；

38、聚合模塊，用于各類靈活性可調(diào)資源的可調(diào)電量模型進行聚合建模，得到虛擬電廠的輸出電量聚合模型和靈活可調(diào)電量范圍；

39、制定模塊，用于根據(jù)所述輸出電量聚合模型生成虛擬電廠的次日可用出力曲線，電網(wǎng)基于虛擬電廠的可用出力曲線及其靈活可調(diào)電量范圍制定次日總出力計劃；

40、構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建以綜合成本最小為目標(biāo)的虛擬電廠優(yōu)化運行模型；

41、優(yōu)化模塊，用于基于電網(wǎng)下發(fā)的次日總出力計劃，結(jié)合虛擬電廠的運行約束條件，對所述虛擬電廠優(yōu)化運行模型進行求解，得到虛擬電廠中各類靈活性可調(diào)資源的調(diào)度運行優(yōu)化結(jié)果。

42、第三方面，本發(fā)明提供一種終端，包括處理器及存儲介質(zhì)；

43、所述存儲介質(zhì)用于存儲指令；

44、所述處理器用于根據(jù)所述指令進行操作以執(zhí)行本發(fā)明第一方面中任一項所述方法的步驟。

45、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本發(fā)明第一方面中任一項所述方法的步驟。

46、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比：

47、1、本發(fā)明通過全面考慮電源側(cè)和需求側(cè)的多種靈活資源特性，提出了全新的多類型資源優(yōu)化運行方案，與現(xiàn)有技術(shù)中多集中于單一資源優(yōu)化調(diào)度不同，本發(fā)明能夠協(xié)調(diào)整合多種資源，如可控型發(fā)電資源、風(fēng)電機組、光伏發(fā)電機組、可中斷負荷、儲能單元和電動汽車群組，實現(xiàn)了電源側(cè)與需求側(cè)的協(xié)同優(yōu)化，不僅提升了資源利用率，還有效減少了資源浪費，進一步提高了虛擬電廠的運行效率。

48、2、本發(fā)明充分考慮了風(fēng)電、光伏等可再生能源資源的間歇性、隨機性和波動性特征，構(gòu)建了的虛擬電廠優(yōu)化運行模型其目標(biāo)函數(shù)計及風(fēng)險成本，既考慮了風(fēng)電光伏發(fā)電隨機性帶來的條件風(fēng)險價值，也通過可控發(fā)電資源的可調(diào)靈活性以及備用容量的作用對發(fā)電資源進行動態(tài)調(diào)整，使得電力輸出更加穩(wěn)定，減少了電力系統(tǒng)因可再生能源波動帶來的負擔(dān)，解決可再生能源的波動性與間歇性問題。

49、3、本發(fā)明提出能夠在電網(wǎng)負荷波動、可再生能源輸出不確定等情況下，在制定的備用約束和機會規(guī)劃約束下對各類靈活性可調(diào)資源進行優(yōu)化調(diào)度，這種優(yōu)化不僅考慮了經(jīng)濟性，還兼顧了如系統(tǒng)穩(wěn)定性，充分發(fā)揮各種資源的協(xié)同效應(yīng)，實現(xiàn)多類型可調(diào)資源的高效聚合與優(yōu)化運行，實現(xiàn)最大化可再生能源的利用效率，進一步推動綠色能源的發(fā)展。