一種基于虛擬發(fā)電的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于虛擬發(fā)電的 主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源、柔性負(fù)荷和新型儲能系統(tǒng)的大規(guī)模接入，以及現(xiàn)代電力電子裝置在 電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，使配電網(wǎng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式上都發(fā)生了一系列變化。主動配電網(wǎng) 作為綜合控制分布式能源（DG、柔性負(fù)荷和儲能）的配電網(wǎng)系統(tǒng)，在整個配電網(wǎng)層面對分布 式能源進(jìn)行管理，不僅關(guān)注局部的自主控制，同時也關(guān)注整個配電網(wǎng)全局的優(yōu)化協(xié)調(diào)，為解 決分布式能源的大規(guī)模集中接入提供了新思路。主動配電網(wǎng)源網(wǎng)荷三者的協(xié)調(diào)配合，如何 有效地一體化協(xié)調(diào)發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負(fù)荷側(cè)的可調(diào)度資源，從而取得安全、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益 的最優(yōu)，并實現(xiàn)配電網(wǎng)安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行，是當(dāng)前亟需解決的問題。
[0003] 現(xiàn)階段主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的研宄，多是針對分布式電源、電動汽車及儲能系統(tǒng) 的調(diào)度研宄，或是單獨針對需求側(cè)響應(yīng)策略的研宄。個別研宄了基于需求側(cè)響應(yīng)的風(fēng)電消 納模型以及建立了含風(fēng)電系統(tǒng)日前發(fā)電計劃的混合整數(shù)規(guī)劃模型，并利用ILOG/CPLEX商 業(yè)軟件進(jìn)行求解，缺乏對常規(guī)機(jī)組、分布式電源（主要包含風(fēng)電、光伏發(fā)電）、需求側(cè)響應(yīng)以 及用戶用電滿意度的綜合優(yōu)化調(diào)度方法的研宄。本發(fā)明提出綜合運(yùn)用虛擬發(fā)電及主動配電 網(wǎng)技術(shù)，將負(fù)荷側(cè)的需求響應(yīng)資源等效為虛擬發(fā)電資源，并作為虛擬機(jī)組參與電力平衡調(diào) 節(jié)。同時根據(jù)風(fēng)電及光伏發(fā)電的出力預(yù)測曲線，結(jié)合常規(guī)機(jī)組，建立了綜合分布式電源、需 求側(cè)資源及常規(guī)機(jī)組的多目標(biāo)優(yōu)化模型，將調(diào)度問題轉(zhuǎn)化為機(jī)組組合問題，并利用改進(jìn)后 的雙重粒子群算法進(jìn)行了求解。算例表明在滿足較高的用戶用電方式滿意度的基礎(chǔ)上，此 調(diào)度方法可有效減小配電網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行成本及環(huán)境污染，并可有效減小負(fù)荷峰谷差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于虛擬發(fā)電的主動配 電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其目的在于運(yùn)用虛擬發(fā)電思想將負(fù)荷側(cè)的需求響應(yīng)資源等效為虛擬發(fā) 電資源，作為虛擬機(jī)組參與電力平衡調(diào)節(jié)，并利用改進(jìn)雙重粒子群法求解，實現(xiàn)主動配電網(wǎng) 資源的優(yōu)化配置，由此解決主動配電網(wǎng)中同時考慮常規(guī)機(jī)組、分布式電源、需求側(cè)響應(yīng)以及 用戶用電滿意度時，優(yōu)化計算速度較慢導(dǎo)致難以快速進(jìn)行調(diào)度控制的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于虛擬發(fā)電的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括下述步驟：
[0006] (1)建立優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)；以系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行成本最低為目標(biāo)建立第一目標(biāo)函數(shù) Fi，以污染物排放總當(dāng)量數(shù)最小為目標(biāo)建立第二目標(biāo)函數(shù)F 2;
[0007] (2)獲得所述優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)的約束條件；所述約束條件包括：系統(tǒng)負(fù)荷平衡 約束，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束，常規(guī)機(jī)組與需求側(cè)資源的技術(shù)出力限制，常規(guī)機(jī)組爬坡約束，常 規(guī)機(jī)組最小運(yùn)行時間和最小停運(yùn)時間約束，需求側(cè)最大連續(xù)受控時間約束，用電方式滿意 度約束；
[0008] (3)將需求側(cè)響應(yīng)等效為一臺虛擬發(fā)電機(jī)，根據(jù)所述優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)以及所述 約束條件并通過基于啟發(fā)式規(guī)則的離散粒子群算法來逐個時段的獲得所有機(jī)組的啟停狀 態(tài)；
[0009] (4)根據(jù)所有機(jī)組的啟停狀態(tài)，并通過基于啟發(fā)式規(guī)則的連續(xù)粒子群算法對每一 個機(jī)組在按照所述約束條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配；并根據(jù)經(jīng)濟(jì)分配的結(jié)果以及所有機(jī)組 各個時段的最終啟停狀態(tài)和出力大小調(diào)配各機(jī)組的出力，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度。
[0010] 更進(jìn)一步地，步驟⑴中，所述第一目標(biāo)函數(shù)為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于虛擬發(fā)電的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 建立優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)；以系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行成本最低為目標(biāo)建立第一目標(biāo)函數(shù)F1，以 污染物排放總當(dāng)量數(shù)最小為目標(biāo)建立第二目標(biāo)函數(shù)F 2; (2) 獲得所述優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)的約束條件；所述約束條件包括：系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束， 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束，常規(guī)機(jī)組與需求側(cè)資源的技術(shù)出力限制，常規(guī)機(jī)組爬坡約束，常規(guī)機(jī) 組最小運(yùn)行時間和最小停運(yùn)時間約束，需求側(cè)最大連續(xù)受控時間約束，用電方式滿意度約 束； (3) 將需求側(cè)響應(yīng)等效為一臺虛擬發(fā)電機(jī)，根據(jù)所述優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)以及所述約束 條件并通過基于啟發(fā)式規(guī)則的離散粒子群算法來逐個時段的獲得所有機(jī)組的啟停狀態(tài)； (4) 根據(jù)所有機(jī)組的啟停狀態(tài)，并通過基于啟發(fā)式規(guī)則的連續(xù)粒子群算法對每一個機(jī) 組在按照所述約束條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配；并根據(jù)經(jīng)濟(jì)分配的結(jié)果以及所有機(jī)組各個 時段的最終啟停狀態(tài)和出力大小調(diào)配各機(jī)組的出力，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度。
2. 如權(quán)利要求1所述的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方 法，其特征在于，步驟（1)中，所述第一目標(biāo)函數(shù)為：
_所述第二 目標(biāo)函數(shù)為
其中，F(xiàn)1表示系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行成本；T表示調(diào)度周期時間；Ne表示常規(guī)機(jī)組總臺數(shù)； fi(PGi(t)) = ΑΧΡ^αΡ+Β'Ρ^ω+?；，&表示第i臺常規(guī)機(jī)組運(yùn)行成本；PGi表示第i臺 常規(guī)機(jī)組的輸出功率A表示第i臺常規(guī)機(jī)組啟停成本；u Jt)及Ui(t-1)分別表示第i 臺機(jī)組當(dāng)前時刻與前一時刻的啟停狀態(tài)；fDK表示需求側(cè)響應(yīng)補(bǔ)償總金額；f DK(PDK(t))= dDRXPDR(t)，Pdr表示需求偵IJ調(diào)節(jié)功率，即虛擬發(fā)電功率；u DK(t)表示虛擬發(fā)電當(dāng)前時亥丨J的 \Sh.T.ff . <T ff<T 啟停狀態(tài)；ApB^SCi表示第i臺常規(guī)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)；4⑴W， {^Ci off - ^i,cs Shi表示第i臺常規(guī)機(jī)組熱啟動成本；Sc i表示第i臺常規(guī)機(jī)組冷啟動成本；T ^fmin表示 第i臺常規(guī)機(jī)組允許的最小持續(xù)停運(yùn)時間；IYtjff表示第i臺常規(guī)機(jī)組在某時段之前已經(jīng) 持續(xù)停機(jī)的時間，若該機(jī)組之前是開機(jī)狀態(tài)，則為〇 表示常規(guī)機(jī)組i的冷啟動時間； dDK為需求側(cè)減小每千瓦時電量所補(bǔ)償?shù)慕痤~；F 2表示污染物排放總當(dāng)量數(shù)；g i (Pei (t))= &'?^(〇2+13'?(^(〇+(^，&表示第1臺常規(guī)機(jī)組的污染物排放當(dāng)量； &1、1^及(^表示第1 臺常規(guī)機(jī)組的污染排放系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，步驟⑵中，所述 系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束為⑴+ ￡心,,々)+ /^)=伙)；其中，I表示分布式電源種類數(shù)； 仁 I J=I PD(ij(t)表示第j種分布式電源t時刻出力；PJt)表示t時刻的負(fù)荷功率； 所述系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束為Σ+ ^其中， 戶 1 ' 表示第i臺常規(guī)機(jī)組最大技術(shù)出力；Pwmax表示最大可用的需求側(cè)調(diào)節(jié)負(fù)荷；Pi表示系統(tǒng)旋 轉(zhuǎn)備用需求；⑴表示系統(tǒng)為應(yīng)對分布式電源的出力不確定性而新增的備用容量，考 慮分布式電源功率100%概率區(qū)間的不確定性，此處Pd?即為第j種分布式電源出力； p < p (t)<P 所述常規(guī)機(jī)組與需求側(cè)資源的技術(shù)出力限，peiimin、Peiimax分 ^ - ^DR V / - ^DR,max 別表示第i臺常規(guī)機(jī)組最小、最大技術(shù)出力； P\t)-P\t-\)<r T 所述常規(guī)機(jī)組爬坡約束為，其中Pi(t) *Pi(t-l)分別表示當(dāng)前時 刻與前一時刻第i臺常規(guī)機(jī)組的輸出功率；^和r di分別表示第i臺常規(guī)機(jī)組功率上升速 率和下降速率； r^i-On ~ ^/.οη,ιη?η 所述常規(guī)機(jī)組最小運(yùn)行時間和最小停運(yùn)時間約束>τ ，其中，τΜη表示第i 臺常規(guī)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時間；TMff表示第i臺常規(guī)機(jī)組連續(xù)停運(yùn)時間；T Mn，min表示第i臺常 規(guī)機(jī)組允許的最小持續(xù)運(yùn)行時間； 所述需求側(cè)最大連續(xù)受控時間約束為TDK< TDK, max，其中，Tdk表示需求側(cè)受控時間；Tdk, _表示需求側(cè)允許的最大連續(xù)受控時間； 所述用電方式滿意度約束為
其中％表示用電方式滿意度；H^nlin表示 允許的最小用電方式滿意度，??Δ%ι表示在一個調(diào)度周期τ內(nèi)，優(yōu)化前后每一時段電量的 沁1 改變量絕對值的和；?>,表示在一個調(diào)度周期T內(nèi)，優(yōu)化前總的用電量。 /-1
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于虛擬發(fā)電的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括下述步驟：(1)建立優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)；(2)獲得優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)的約束條件；約束條件包括：系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束，常規(guī)機(jī)組與需求側(cè)資源的技術(shù)出力限制，常規(guī)機(jī)組爬坡約束，常規(guī)機(jī)組最小運(yùn)行時間和最小停運(yùn)時間約束，需求側(cè)最大連續(xù)受控時間約束，用電方式滿意度約束；(3)根據(jù)優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)以及約束條件并通過基于啟發(fā)式規(guī)則的離散粒子群算法來逐個時段的確定所有機(jī)組的啟停狀態(tài)；(4)在完成所有機(jī)組各個時段啟停狀態(tài)的計算之后，在已知啟停狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對每一個機(jī)組在按照約束條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配；從而實現(xiàn)主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度。
【IPC分類】H02J3-46
【公開號】CN104734200
【申請?zhí)枴緾N201510137591
【發(fā)明人】趙明欣
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)山東省電力公司煙臺供電公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月26日