一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统与流程

技术特征：

1.一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，包括：

获取各个时段虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率；

根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；

根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；所述虚拟电厂运行成本考虑了燃气轮机组发电成本、可中断负荷断电补偿金额、储能运行成本以及风光发电运行维护成本；

获取各个时段传统电厂中燃煤机组发电功率；

根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；所述传统电厂运行成本考虑了燃煤机组发电成本以及燃煤机组开机和停机成本；

根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；

根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；

以所述虚拟电厂运行成本、所述传统电厂运行成本、所述燃气轮机组污染排放量和所述燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行优化处理，得到虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率。

2.根据权利要求1所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率，具体包括：

根据如下公式确定虚拟电厂发电功率：

式中，表示在t时段第j个虚拟电厂vpp的发电功率，表示第k个燃气轮机的发电功率，pil,t(m)表示t时段第m级可中断负荷中断电量，m表示可中断负荷等级，m表示可中断负荷等级总数，表示t时段第n个储能装置充电功率，表示t时段第n个储能装置放电功率，pt^w表示t时段分布式风力发电机功率，pt^pv表示t时段分布式光伏发电机功率。

3.根据权利要求2所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本，具体包括：

根据如下公式确定虚拟电厂运行成本：

其中，

c^en＝k^enq

式中，cvpp表示vpp运行成本，nvpp表示虚拟电厂总个数，t表示总时段，t表示时段，表示在功率为时第j个vpp运行成本，表示在t时段第j个vpp的开停机状态，表示在t时段第j个vpp为停机状态，表示在t时段第j个vpp为开机状态，δc^en表示奖励给虚拟电厂的环境效益金额，表示第j个vpp运行成本函数，表示在功率为时燃气轮机发电成本，表示在t时段第k个燃气轮机的开停机状态，表示在t时段第k个燃气轮机为停机状态，表示在t时段第k个燃气轮机为开机状态，c^w(pt^w)表示在t时段分布式风力发电机功率为pt^w时的运行维护成本，c^pv(pt^pv)表示在t时段分布式光伏发电机功率为pt^pv时的运行维护成本，表示t时段可中断负荷断电补偿金额，表示可中断负荷中断状态，表示可中断负荷中断，表示可中断负荷未中断，表示在t时段第n个储能装置充电功率为时的充电成本，表示在t时段第n个储能装置放电功率为时的放电成本，表示储能装置充电状态，表示储能装置放电状态，pil(m)表示第m级可中断负荷补偿电价，ω表示环境效益系数，c^en(p^cpp)表示在传统电厂燃煤机组功率为p^cpp时环境污染成本，c^en(p^gt)表示在虚拟电厂燃机轮机功率为p^gt时环境污染成本，scpp表示传统电厂装机容量，svpp表示虚拟电厂额定功率，c^en表示环境污染成本函数，k^en表示污染物排放量与环境污染成本转化系数，q为燃气轮机组或燃煤机组的污染物排放量。

4.根据权利要求3所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本，具体包括：

根据如下公式确定传统电厂运行成本：

式中，ccpp表示传统电厂cpp运行成本，ncpp表示传统电厂总个数，表示第i个cpp发电成本函数，表示t时段第i个cpp发电功率，表示t时段第i个cpp开停机状态，表示t时段第i个cpp为停机状态，表示t时段第i个cpp为开机状态，sui,t表示t时段第i个cpp开机成本，sdi,t表示t时段第i个cpp停机成本。

5.根据权利要求4所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量，具体包括：

根据如下公式确定燃气轮机组污染排放量：

q^gt(p^gt)＝γ^gtp^gt+β^gtp^gt+α^gtp^gt+ζ^gtp^gt

式中，q^gt(p^gt)表示燃气轮机组在功率为p^gt时燃气轮机组污染排放量，p^gt表示燃气轮机组有功功率，γ^gt表示燃气轮机组排放的二氧化碳气体排放系数，β^gt表示燃气轮机组排放的氧化氮气体排放系数，α^gt表示燃气轮机组排放的二氧化硫气体排放系数，ζ^gt表示燃气轮机组排放的一氧化碳气体排放系数。

6.根据权利要求5所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量，具体包括：

根据如下公式确定燃煤机组污染排放量：

q^cu(p^cu)＝a×(γ^cu+β^cup^cu+α^cu(p^cu)²)+ζ^cu×exp(λ^cup^cu)

式中，q^cu(p^cu)表示燃煤机组在功率为p^cu时燃煤机组污染排放量，p^cu表示燃煤机组有功功率，a表示量化污染物排放严重程度的系数，γ^cu表示燃煤机组排放的二氧化碳气体排放系数，β^cu表示燃煤机组排放的氧化氮气体排放系数，α^cu表示燃煤机组排放的二氧化硫气体排放系数，ζ^cu表示燃煤机组排放的一氧化碳气体排放系数，λ^cu表示燃煤机组排放的烟尘排放系数。

7.根据权利要求6所述的分布式能源虚拟电厂运行优化方法，其特征在于，所述以所述虚拟电厂运行成本、所述传统电厂运行成本、所述燃气轮机组污染排放量和所述燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行优化处理，得到虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率，具体包括：

根据如下公式确定目标函数：

minf(x)＝ccpp+cvpp+qcpp+qvpp

式中，f(x)表示目标函数，表示t时段第j个vpp中燃气轮机的发电功率；

确定约束条件；所述约束条件包括电力系统有功平衡约束、电力系统负荷备用约束、传统电厂有功出力上下限约束、虚拟电厂有功输出不确定约束、cpp最小开停机时间约束、vpp平衡约束、燃气轮机组出力及爬坡约束、储能装置充放电约束以及可中断负荷调用约束；

根据所述目标函数和所述约束条件采用nsga-ii多目标遗传算法确定虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率。

8.一种分布式能源虚拟电厂运行优化系统，其特征在于，包括：

虚拟电厂数据获取模块，用于获取各个时段虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率；

虚拟电厂发电功率确定模块，用于根据所述虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；

虚拟电厂运行成本确定模块，用于根据所述虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；所述虚拟电厂运行成本考虑了燃气轮机组发电成本、可中断负荷断电补偿金额、储能运行成本以及风光发电运行维护成本；

传统电厂数据获取模块，用于获取各个时段传统电厂中燃煤机组发电功率；

传统电厂运行成本确定模块，用于根据所述传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；所述传统电厂运行成本考虑了燃煤机组发电成本以及燃煤机组开机和停机成本；

燃气轮机组污染排放量确定模块，用于根据所述燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；

燃煤机组污染排放量确定模块，用于根据所述燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；

运行优化模块，用于以所述虚拟电厂运行成本、所述传统电厂运行成本、所述燃气轮机组污染排放量和所述燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行优化处理，得到虚拟电厂和传统电厂各机组各时段启停计划和各机组各时段发电功率。

技术总结
本发明公开了一种分布式能源虚拟电厂运行优化方法及系统。该方法包括：根据虚拟电厂中燃气轮机组发电功率、可中断负荷中断电量、储能装置的功率以及风光发电功率确定虚拟电厂发电功率；根据虚拟电厂发电功率确定虚拟电厂运行成本；根据传统电厂中燃煤机组发电功率确定传统电厂运行成本；根据燃气轮机组发电功率确定燃气轮机组污染排放量；根据燃煤机组发电功率确定燃煤机组污染排放量；以虚拟电厂运行成本、传统电厂运行成本、燃气轮机组污染排放量和燃煤机组污染排放量总和最小为目标进行分布式能源虚拟电厂运行优化处理。采用本发明的方法及系统，能够减小分布式电源不确定性对电力系统的影响，并且能够有效降低污染物排放量和总运行成本。

技术研发人员：刘念;吴陈硕
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2020.01.09
技术公布日：2020.05.29