[发明专利]计及需求侧响应的虚拟电厂双层优化调度方法

说明书

本发明公开了一种计及需求侧响应的虚拟电厂双层优化调度方法。在上层模型中燃气轮机单元和储能设备单元用来补偿风光预测出力与其实际出力的偏差，以上层模型收益最大为目标优化；上层优化出力传递到下层，下层建立计及需求侧响应单元、火电机组单元对负荷进行优化，以经济收益最大为目标优化，通过对火电机组出力寻优得到最优分配出力曲线，在MATLAB 2016a软件中调用CPLEX求解器和YALMIP工具箱分别对上层模型和下层模型求解。本发明建立燃气轮机、储能设备、需求侧响应、火电机组的虚拟电厂双层优化模型，考虑风光预测误差对系统收益的影响，该模型可以达到虚拟电厂收益最大化。

技术领域

本发明属于虚拟电厂协调优化调度技术领域，具体涉及一种计及需求侧响应的虚拟电厂双层优化调度方法。

背景技术

随着全球化石能源的紧缺以及环境污染问题日益严重，考虑到利用风能、太阳能等新能源发电具有污染小、可再生的优点，近年来国内外研究学者将能源供给侧瞄准新能源领域。虽然此类能源具有低碳环保特征，但是风电、光伏发电等具有间歇性、波动性、随机性的特点，使得分布式能源输出功率不确定性，导致供电可靠性、稳定性较差的问题。随着智能电网技术的飞速发展，虚拟电厂利用先进智能控制技术整合协调分布式能源、储能系统以及可控负荷参与电网的优化调度运行，有效处理了风电和光伏发电的出力不确定性问题，提高电网的经济性、稳定性、可靠性。

考虑到风光出力的不确定性，现有优化调度研究表明用储能设备平抑风光出力的不确定性具有良好的效果，可以有效提升虚拟电厂的经济性，且主要以经济成本最小或收益最大单目标进行优化，目前做优化调度大多考虑可再生能源与储能设备聚合，若不考虑传统能源机组组合不利于实际工程的应用；对如何协调调度虚拟电厂的分布式电源、储能系统和负荷以增加虚拟电厂的收益具有很重要的研究意义。

发明内容

本发明考虑风光预测出力和风光实际出力的预测偏差，在上层模型中，利用燃气轮机出力和储能系统出力对偏差进行修正，上层模型以经济收益最大为目标优化，同时考虑风电、光伏、燃气轮机、储能系统的运行管理成本以及燃气轮机的燃料成本，考虑各时间段的功率平衡约束、燃气轮机出力约束、储能系统充放电约束；下层模型建立包含需求侧响应、火电机组的模型，考虑各时段功率平衡约束，火电机组的爬坡约束、出力约束，需求侧响应约束，以经济收益最大为目标进行优化。

本发明的具体步骤如下：

步骤1、确定上层模型和下层模型各单元运行策略

1-1、上层模型：

风光可再生能源为清洁能源，虚拟电厂首先对风光发电的出力进行优先消纳，做到清洁能源的优先利用。

储能设备和燃气轮机的运行策略：风光预测出力会有一定的误差，虚拟电厂中的出力偏差为风光预测出力与实际出力之差，通过储能设备和燃气轮机进行补偿修正偏差，使虚拟电厂的实际出力跟踪计划出力进行修正：

(1)若上层模型的出力偏差大于0，则说明虚拟电厂上层模型中风光发电的预测出力大于其实际出力，首先利用燃气轮机优先发电补偿出力偏差，经燃气轮机出力补偿后，若出力偏差仍存在，则储能设备放电补偿偏差，若储能设备补偿后仍然无法满足发电计划，此时从电网购电进行补偿以满足发电计划，从电网购电成本记为惩罚成本。

(2)若上层模型的出力偏差小于0，则说明虚拟电厂上层模型中风光发电的预测出力小于其实际出力，此时储能电池进行充电，给储能电池充电后，出力偏差依旧存在，则减小燃气轮机出力以满足出力计划。

1-2、下层模型：

需求侧响应单元：需求侧响应考虑基于价格的需求侧响应，基于价格的需求侧响应制定分时电价策略，根据分时电价策略引导用户侧进行负荷转移，使用户侧的负荷波动减小，负荷峰谷差减小，起到削峰填谷的作用。