本發(fā)明涉及虛擬電廠，具體涉及一種考慮電力市場交易的虛擬電廠協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、電網(wǎng)負荷側(cè)集群調(diào)節(jié)的潛力越來越大。虛擬電廠作為一種高效、可調(diào)節(jié)的資源，可電力市場和備用容量資源主要用于處理系統(tǒng)運行中潛在的有功功率不平衡以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。現(xiàn)有的研究和實踐證明，合理配置備用容量可以促進電網(wǎng)的協(xié)調(diào)，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性和可靠性。在國外成熟的電力市場中，調(diào)頻、備用等輔助服務資源與能源市場共同優(yōu)化，帶來了更可觀的經(jīng)濟效益。

2、近年來，技術(shù)和電網(wǎng)商業(yè)模式發(fā)展迅速。隨著通信技術(shù)和控制技術(shù)的不斷成熟以及虛擬電廠等新實體的逐漸出現(xiàn)以為電力系統(tǒng)的靈活性提供調(diào)節(jié)潛力。系統(tǒng)運行靈活性是指通過調(diào)度可控資源來應對系統(tǒng)凈負載變化的能力。

3、此外，全國范圍內(nèi)的電力市場改革有利于在更大范圍內(nèi)配置電力資源，但系統(tǒng)運行經(jīng)濟性與可靠性協(xié)調(diào)之間的矛盾將在區(qū)域電網(wǎng)層面日益突出。在此背景下，有必要考慮構(gòu)建區(qū)域間能源和備用輔助服務的協(xié)同優(yōu)化市場以實現(xiàn)能源和備用補充服務資源的合理利用，并通過區(qū)域間的資源互助提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。

4、然而，中國電網(wǎng)負荷側(cè)靈活資源參與市場的做法相對較少。迫切需要引導和鼓勵通過市場化手段積極參與電網(wǎng)監(jiān)管。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)中缺少通過市場化手段協(xié)同火電機組和虛擬電廠參與電力資源調(diào)配的缺陷，提供一種考慮電力市場交易的虛擬電廠協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)和方法。

2、本發(fā)明提供一種考慮電力市場交易的虛擬電廠協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

3、目標函數(shù)建立模塊，用于根據(jù)火電機組在交易期間的能源市場投標功率、火電機組交易期間的備用市場投標功率、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率建立使市場運營成本最小的目標函數(shù)；

4、約束建立模塊，用于根據(jù)能源市場的需求功率和備用市場的需求功率建立所述目標函數(shù)的需求平衡約束，根據(jù)火電機組的運行條件建立所述目標函數(shù)的火電機組運行約束，根據(jù)虛擬電廠的運行條件建立所述目標函數(shù)的虛擬電廠運行約束，根據(jù)母線的傳輸功率極限建立所述目標函數(shù)的功率潮流約束；

5、協(xié)同優(yōu)化模塊，用于根據(jù)需求平衡約束、火電機組運行約束、虛擬電廠運行約束、功率潮流約束求解所述目標函數(shù)，得到火電機組在交易期間的能源市場投標功率的最優(yōu)值、火電機組交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值。

6、進一步的，目標函數(shù)建立模塊中，建立目標函數(shù)如下：

7、

8、其中，ci,t表示t交易期間火電機組i的能源市場報價，pi,t表示火電機組i在交易期間t的能源市場投標功率，表示在交易期間t火電機組i的啟動成本，表示火電機組i在交易期間t的備用市場報價，表示火電機組i在交易期間t的備用市場投標功率，nth表示系統(tǒng)中火電機組i的數(shù)量，t表示交易期間的數(shù)量，nvpp表示虛擬電廠的數(shù)量，表示虛擬電廠j在交易期間t的備用市場報價，表示虛擬電廠j在交易期間t的備用市場投標功率。

9、進一步的，約束建立模塊中，所述根據(jù)能源市場和備用市場的需求功率建立所述目標函數(shù)的需求平衡約束的具體方法如下：

10、建立備用需求的第一平衡約束：

11、

12、其中，dt表示交易期間t的能源市場需求功率，tj,t表示在交易期間t虛擬電廠j與電能需求方之間的聯(lián)絡線的功率；

13、建立備用需求的第二平衡約束：

14、

15、其中，rt表示在備用市場的交易期間t的備用市場需求功率。

16、進一步的，約束建立模塊中，所述根據(jù)火電機組的運行條件建立所述目標函數(shù)的火電機組運行約束的具體方法如下：

17、火電機組運行約束包括：火電機組能源市場投標功率和火電機組備用市場投標功率之和滿足功率輸出的上限約束、火電機組功率上升或下降時爬坡速度約束和火電機組的備用市場投標功率滿足其火電機組功率上限約束；

18、建立火電機組能源市場投標功率和火電機組備用市場投標功率之和滿足功率輸出的上限約束：

19、

20、其中，αi,t表示火電機組i在交易期間t的啟動和關(guān)閉狀態(tài)，αi,t＝0表示火電機組i關(guān)閉，αi,t＝1表示火電機組i開啟，表示火電機組i在交易期間t的最大輸出功率；

21、建立火電機組功率上升或下降時爬坡速度約束：

22、

23、其中，表示火電機組i輸出功率的最大上坡爬坡速度，表示火電機組i輸出功率的最大下坡爬坡速度，表示火電機組i在交易期間t的最小輸出功率；

24、對于每個交易期間t，火電機組的備用市場投標功率滿足其火電機組功率上限約束：

25、

26、其中，表示火電機組i的最大功率輸出功率上限。

27、進一步的，約束建立模塊中，所述虛擬電廠的運行條件建立所述目標函數(shù)的虛擬電廠運行約束的具體方法如下：

28、虛擬電廠運行約束包括：虛擬電廠輸出功率約束、虛擬電廠內(nèi)部可調(diào)靈活資源功率約束、建立儲能、電動汽車、可中斷負載最大容量約束、虛擬電廠功率輸出爬坡約束和虛擬電廠中的儲能、電動汽車和可中斷負載功率輸出爬坡約束；

29、虛擬電廠需要滿足輸出功率約束：

30、

31、其中，和分別表示虛擬電廠j在交易期間t的最小最大輸出功率和最大輸出功率，表示虛擬電廠j在交易期間t的參考輸出功率，表示虛擬電廠j在時段t的能源市場投標功率；

32、在虛擬電廠中，內(nèi)部可調(diào)靈活資源需要滿足功率要求：

33、

34、其中，表示儲能在備用市場的投標功率，表示電動汽車在備用市場的投標功率，表示可中斷負載在備用市場的投標功率；

35、此外，儲能、電動汽車和可中斷負載需要滿足最大容量約束：

36、

37、其中，和分別表示儲能、電動汽車和可中斷負載的最大投標容量；

38、虛擬電廠需要滿足功率輸出爬坡約束：

39、

40、其中，和分別表示虛擬電廠j功率輸出的最大上坡坡爬速度和最大下坡爬坡速度；

41、虛擬電廠中的儲能、電動汽車和可中斷負載需要滿足功率輸出爬坡約束：

42、

43、其中，和表示虛擬電廠j中的儲能、電動車輛和可中斷負載功率輸出的最大上坡爬坡速度，和表示虛擬電廠j中的儲能、電動車輛和可中斷負載功率輸出的最大下坡爬坡速度。

44、進一步的，約束建立模塊中，所述根據(jù)母線的傳輸功率極限建立所述目標函數(shù)的功率潮流約束的具體方法如下：

45、

46、其中，表示母線l的功率流傳輸極限，gl-i表示從火電機組i所在的節(jié)點到母線l的發(fā)電機輸出功率傳輸?shù)姆植家蜃?，gl-j表示從虛擬電廠j與電能需求方之間的聯(lián)絡線位于虛擬電廠外部的節(jié)點到母線l的發(fā)電機輸出功率傳輸?shù)姆植家蜃樱瑃j,t表示在時段t期間虛擬電廠j與電能需求方之間的聯(lián)絡線的功率，gl-k表示從任意一個節(jié)點k到母線l的發(fā)電機輸出功率傳輸?shù)姆植家蜃?，dk,t表示節(jié)點k在時段t的負載值，表示虛擬電廠的節(jié)點m在時段t的能源市場投標功率，gl-m表示從虛擬電廠的節(jié)點m到母線l的發(fā)電機輸出功率傳輸?shù)姆植家蜃?，n表示機組單元i所在的節(jié)點的總數(shù)，nt表示虛擬電廠j與電能需求方之間的聯(lián)絡線的總數(shù)，k表示節(jié)點k的總數(shù)，nwp表示虛擬電廠的節(jié)點m的總數(shù)。

47、協(xié)同優(yōu)化模塊中，所述根據(jù)需求平衡約束、火電機組運行約束、虛擬電廠運行約束、功率潮流約束求解所述目標函數(shù)，得到火電機組在交易期間的能源市場投標功率的最優(yōu)值、火電機組交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值的具體方法為：

48、將所述目標函數(shù)、所述需求平衡約束、所述火電機組運行約束、所述虛擬電廠運行約束、所述功率潮流約束輸入cplex求解器，并將火電機組在交易期間的能源市場投標功率、火電機組交易期間的備用市場投標功率、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率設置為變量進行求解，得到火電機組在交易期間的能源市場投標功率的最優(yōu)值、火電機組交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值。

49、一種考慮電力市場交易的虛擬電廠協(xié)同優(yōu)化方法，包括：

50、根據(jù)火電機組在交易期間的能源市場投標功率、火電機組交易期間的備用市場投標功率、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率建立使市場運營成本最小的目標函數(shù)；

51、根據(jù)能源市場的需求功率和備用市場的需求功率建立所述目標函數(shù)的需求平衡約束，根據(jù)火電機組的運行條件建立所述目標函數(shù)的火電機組運行約束，根據(jù)虛擬電廠的運行條件建立所述目標函數(shù)的虛擬電廠運行約束，根據(jù)母線的傳輸功率極限建立所述目標函數(shù)的功率潮流約束；

52、根據(jù)需求平衡約束、火電機組運行約束、虛擬電廠運行約束、功率潮流約束求解所述目標函數(shù)，得到火電機組在交易期間的能源市場投標功率的最優(yōu)值、火電機組交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值、虛擬電廠在交易期間的備用市場投標功率的最優(yōu)值。

53、一種計算機可讀介質(zhì)，所述計算機可讀介質(zhì)上存儲有計算機程序/指令，所述計算機程序/指令在運行時執(zhí)行上述的考慮電力市場交易的虛擬電廠協(xié)同優(yōu)化方法。

54、一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序/指令，所述計算機程序/指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的考慮電力市場交易的虛擬電廠協(xié)同優(yōu)化方法。

55、本發(fā)明的有益效果為：

56、1.本發(fā)明同時考慮了火電機組的日前能源市場成本、火電機組的啟動成本、火電設備的備用市場成本和虛擬電廠的備用市場成本，并據(jù)此建立了使市場成本最小化的目標函數(shù)，再根據(jù)實際情況建立了虛擬電廠、火電機組、市場需求平衡、功率潮流約束，使目標函數(shù)在滿足實際情況下求解，最終在考慮市場交易因素的情況下，火電機組和虛擬電廠協(xié)同作用下使得市場運營成本最小化。

57、2.建立虛擬電廠運行約束時，考慮了儲能、電動汽車和可中斷負載這三個內(nèi)部資源的運行約束，調(diào)節(jié)了區(qū)域內(nèi)可調(diào)動的電力資源的配給，對于降低市場運營成本具有顯著的效果。

58、3.建立了功率潮流約束，使得母線的功率負載在可控范圍內(nèi)變化，不至于過大也不至于過小，虛擬電廠在約束條件內(nèi)參與市場交易，提高了電力質(zhì)量，保障了區(qū)域內(nèi)的電力供應穩(wěn)定。