[发明专利]一种考虑冲击负荷的虚拟电厂两阶段优化调度方法

权利要求书

1.一种考虑冲击负荷的虚拟电厂两阶段优化调度方法，其特征在于，包括步骤：

(1)建立包括风电、燃气轮机、蓄电池储能的能源供给侧模型，设计冲击负荷下虚拟电厂优化调度的目标函数及约束条件，基于粒子群算法形成日前优化调度计划；

(2)日内调度以功率平衡为目的，基于调控时段风电功率与系统净负荷变化的一致性指标，确定日内可控资源的调控量；

(3)基于集合经验模态分解将日内调控量分解为高低频分量，高频分量作为蓄电池的功率指令，低频分量作为燃气轮机的功率指令；

(4)基于模型预测控制的日内滚动优化校正策略，应对风电及负荷预测误差带来的联络线功率波动，同时确保储能满足日运行能量平衡约束；

其中步骤(1)中虚拟电厂日前调度以利润最大化为目标，目标函数为：

式中：f₁为虚拟电厂利润，I_L,t、I_E,t、I_ES,t分别为负荷、电力交易、蓄电池储能收益，C_GT,t、C_WP,t为燃气轮机、风机运维成本，△t为一个调度时段，日前调度为1h，α_L为负荷电价，P_L,t为负荷功率，λ_e为0-1变量，1表示售电，0表示购电，α_se、α_be为与大电网售电、购电价格，P_se,t、P_be,t为与大电网售电、购电功率，λ_ES为0-1变量，1表示放电，0表示充电，α_c、α_d为充放电电价，P_ES,t为充放电功率，放电为正，充电为负，μ_ES为蓄电池折旧补偿系数，α_GT为燃气轮机运维成本系数，α′_GT为燃气轮机应对冲击负荷增发功率运维成本系数，P_GT,t、△P_GT,t为燃气轮机发电功率、应对冲击负荷增发功率，λ_GT为0-1变量，1表示起机，0表示停机，C_q、C_t为启停机费用，α_WP为风机运维成本系数，P_WP,t风机功率；

虚拟电厂运行主要包括以下约束条件：

(1)虚拟电厂功率平衡约束

式中：P_GT,t、P_WP,t、P_L,t分别为燃气轮机、风电、负荷功率，为蓄电池充放电功率，为虚拟电厂从大电网购入、出售功率；

(2)燃气轮机约束

其中：为燃气轮机出力上下限，为燃气轮机功率上升、下降的爬坡率；

(3)蓄电池约束

式(5)为储能设备运行功率约束，其中为蓄电池最大充放电功率，为0-1变量，表征储能设备的充放电状态；

式(6)为蓄电池剩余容量约束条件，其中，E_ES,t、E_ES,t-△t分别为t时刻、t-△t时刻蓄电池剩余容量，E_ES,min、E_ES,max为剩余容量上下限，为充放电功率，η_ES为充放电效率，△t为计算步长；

虚拟电厂运行以经济性最优为目标，考虑约束条件，采用粒子群算法，完成日前优化调度，得到燃气轮机，风电，蓄电池，联络线功率出力计划；

所述步骤(4)中模型预测控制方法如下：

模型预测控制具体到虚拟电厂日内优化调度问题如下：根据虚拟电厂每时段的功率平衡方程及储能剩余电量迭代方程，选取燃气轮机出力、储能充放电功率、储能剩余电量，以及虚拟电厂与外电网的联络线交换功率构成的向量x(k)＝[P_MT(k),P_ES(k),E_ES(k),P_E(k)]为状态变量，以燃气轮机和蓄电池储能的出力增量构成的向量u(k)＝[△P_MT(k),△P_ES(k)]为控制变量，以负荷、风电机组超短期预测功率增量构成的向量r(k)＝[△P_L(k),△P_WP(k)]为扰动输入，以燃气轮机出力及联络线交换功率构成的向量y(k)＝[P_MT(k),P_E(k)]为输出变量，则可建立如下的多输入、多输出状态空间模型：

其中

基于风电和负荷的超短期功率预测数据，通过对该状态空间预测模型反复迭代，直到向前预测m步，便可得到燃气轮机和联络线功率在预测时长m△t内的预估输出值构成的向量Y，表述如下式所示：

Y＝[P_MT(k+△t),P_E(k+△t),L,P_MT(k+m△t),P_E(k+m△t)] (8)

取当前时刻向前m△t时段内，燃气轮机出力和联络线功率日前计划值构成的向量G为跟踪控制目标，其中G可描述如下：

接着，以燃气轮机和联络线功率预估输出值与日前计划值之间的误差最小为目标，同时保证各机组控制调节增量尽量小，这样便可将对应的日内滚动优化调度转化为如下所示的二次规划问题：

J＝(G-Y)^TW(G-Y)+u^TQu(10)

其中为燃气轮机和联络线功率跟踪误差的权重系数矩阵，Q为控制量的权重系数矩阵。