虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统和方法，根据分布式电源输出功率的特点，根据不可控分布式电源的历史输出功率得到不可控分布式电源输出功率区间集合，并在规划调度周期内以组合分布式电源预测输出功率与虚拟发电厂期望容量偏差最小为目标，建立虚拟发电厂分布式电源组合优化模型，求解优化模型获得分布式电源的最优组合方案。本发明通过建立虚拟发电厂可灵活高效的集成分布式电源，解决分布式电源大规模接入电网问题，通过合理选择分布式电源类型和容量，可有效解决分布式电源输出功率不确定性所带来的供电可靠性等问题，提高分布式电源利用率。
【专利说明】虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于分布式电源优化规划【技术领域】，尤其涉及一种虚拟发电厂的分布式电 源组合规划系统和方法。
【背景技术】
[0002] 分布式电源是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型、分散式且布置在用户附近 的高效、可靠的发电单元，主要类型有风力发电、光伏发电、燃气轮机和燃料电池等。分布 式发电具有集中式发电无可比拟的优势，可作为集中式供电的有益补充，但和传统电源相 比，分布式电源有很多特殊性，如波动性，分散性，不可控性等。如何减少分布式电源对电 网的不利影响而发挥其最大优势，是需要迫切解决的问题。
[0003] 虚拟发电厂把多个分散的分布式电源、储能装置和负荷集成起来，虚拟成一个独 立的发电个体，具有传统发电厂一样的可控性，可向电网提交发电计划和负荷需求。虚拟发 电厂拥有大量小规模的分布式电源可促进系统分散管理，是实现成本高效的集成分布式电 源的有效解决方案。虚拟发电厂可提供分布式电源的可见性及可控制性，成为将有效集成 的分布式电源传递到现存电力系统中的主要工具。
[0004] 然而由于分布式电源输出功率的不确定性，虚拟发电厂的供电可靠性很低，加大 了分布式电源大规模接入电网的困难，最终导致分布式电源不能被有效利用。如何选取不 同类型、不同容量的分布式电源组合作为虚拟发电厂的发电单元，以实时满足虚拟发电厂 供用电需求，是虚拟发电厂规划的重要组成部分，但目前有关虚拟发电厂分布式电源的组 合规划尚未形成系统研宄。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，为了解决因分布式电源输出功率不确定性所带来的虚拟发电厂的供电 可靠性低的问题，本发明提供了一种虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统和方法，通过 整合电网中地域分散的、不同类型的、不同容量的分布式电源，可控负荷及储能装置形成虚 拟发电厂，在规划调度周期内以组合分布式电源预测输出功率与虚拟发电厂期望容量偏差 最小为目标，建立虚拟发电厂的分布式电源组合优化模型，实现最优规划，达到充分提高分 布式电源利用率及供电可靠性的效果。
[0006] 为了解决虚拟发电厂供电可靠性低的问题，本发明提供的虚拟发电厂的分布式电 源组合规划系统，包括：
[0007] 数据采集模块，用于采集不可控分布式电源的历史输出功率，可控分布式电源 的输出功率0，储能装置的容量范围SOC，蓄电池的充电功率Pi r ，蓄电池的放电功率 ，蓄电池的充电效率〖'和蓄电池的放电效率以f;
[0008] 不可控分布式电源输出功率预测模块，用于对所述不可控分布式电源的历史输出 功率进行区间二型模糊预测，获取不可控分布式电源输出功率预测值G的取值区间；
[0009] 电源组合优化模块，用于以所述不可控分布式电源的输出功率预测值斤、储能装 置的容量范围SOC以及可控分布式电源的输出功率K各自的限制条件为约束条件，组合分 布式电源的输出功率与虚拟发电厂的容量期望值Pe的偏差△为目标函数构造优化模型， 求解该优化模型得到最优电源组合方式C1;
[0010] 虚拟发电厂调度模块，用于根据得到的所述最优电源组合方式(^对区域内的分布 式电源进行组合调度形成虚拟发电厂。
[0011] 作为系统的进一步改进，所述输出功率预测模块包括：
[0012] 模糊器，用于选取均方差不确定的高斯函数，确定区间二型模糊集合的上、下隶属 度函数，将所述不可控分布式电源的历史输出功率转化为模糊输入集；
[0013] 规则库，用于确定所述不可控分布式电源的历史输出功率、规则前件集合、规则输 出和后件集合的规则形式；
[0014] 推理机，用于利用所述不可控分布式电源的历史输出功率和规则前件集合产生激 活集合，再由所述激活集合的上、下隶属度函数与后件集合的上、下隶属度函数来计算各规 则输出集合；
[0015] 降型器，用于将各规则的输出集合用质心来代替，然后求质心的加权平均值，最终 得到的质心区间则为不可控分布式电源输出功率预测值$的取值区间。
[0016] 为了解决虚拟发电厂供电可靠性低的问题，本发明还提供了一种虚拟发电厂的分 布式电源组合规划方法，包括步骤：
[0017] 采集不可控分布式电源的历史输出功率，t时刻可控分布式电源的输出功率 储能装置的容量范围SOC和蓄电池的充电功率j，蓄电池的放电功率K r蓄电池 的充电效率治和蓄电池的放电效率[Mf ;
[0018] 对所述不可控分布式电源的历史输出功率进行区间二型模糊预测，获取不可控分 布式电源输出功率预测值丹的取值区间；
[0019] 以所述不可控分布式电源的输出功率预测值/丨'、储能装置的容量范围SOC以及可 控分布式电源的输出功率^的限制条件为约束条件，组分布式电源的合输出功率与虚拟发 电厂的容量期望值的偏差△为目标函数构造优化模型，求解该优化模型得到最优电源组 合方式C1;
[0020] 根据得到的所述最优电源组合方式C1对区域内的分布式电源进行组合调度形成 虚拟发电厂。
[0021] 作为虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法的进一步改进，构造的优化模型为：
[0022] 目标函数：
[0023]
【权利要求】
1. 一种虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统，其特征在于，包括： 数据采集模块，用于采集不可控分布式电源的历史输出功率，可控分布式电源的输出 功率巧，储能装置的容量范围SOC，蓄电池的充电功率，蓄电池的放电功率， 蓄电池的充电效率治和蓄电池的放电效率; 不可控分布式电源输出功率预测模块，用于对所述不可控分布式电源的历史输出功率 进行区间二型模糊预测，获取不可控分布式电源输出功率预测值斤I的取值区间； 电源组合优化模块，用于以所述不可控分布式电源的输出功率预测值疗、储能装置的 容量范围SOC以及可控分布式电源的输出功率^各自的限制条件为约束条件，分布式电源 的组合输出功率与虚拟发电厂的容量期望值匕的偏差△为目标函数构造优化模型，求解 该优化模型得到最优电源组合方式C1; 虚拟发电厂调度模块，用于根据得到的所述最优电源组合方式C1对区域内的分布式电 源进行组合调度形成虚拟发电厂。
2. 如权利要求1所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统，其特征在于，所述不 可控分布式电源输出功率预测模块包括： 模糊器，用于选取均方差不确定的高斯函数，确定区间二型模糊集合的上、下隶属度函 数，将所述不可控分布式电源的历史输出功率转化为模糊输入集； 规则库，用于确定所述不可控分布式电源的历史输出功率、规则前件集合、规则输出和 后件集合的规则形式； 推理机，用于利用所述不可控分布式电源的历史输出功率和规则前件集合产生激活集 合，再由所述激活集合的上、下隶属度函数与后件集合的上、下隶属度函数来计算各规则输 出集合； 降型器，用于将各规则的输出集合用质心来代替，然后求质心的加权平均值，最终得到 的质心区间则为不可控分布式电源输出功率预测值斤的取值区间。
3. 如权利要求1或2所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统，其特征在于，所述 不可控分布式电源为风电场或光伏电站。
4. 如权利要求1或2所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划系统，其特征在于，所述 可控分布式电源为微型燃气轮机、小型柴油机或燃料电池。
5. -种虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法，其特征在于，包括步骤： 采集不可控分布式电源的历史输出功率，t时刻可控分布式电源的输出功率储能 装置的容量范围SOC和蓄电池的充电功率，蓄电池的放电功率，蓄电池的充 电效率 < '和蓄电池的放电效率％ 对所述不可控分布式电源的历史输出功率进行区间二型模糊预测，获取不可控分布式 电源输出功率预测值产的取值区间； 以所述不可控分布式电源的输出功率预测值片、储能装置的容量范围SOC以及可控分 布式电源的输出功率0的限制条件为约束条件，分布式电源的组合输出功率与虚拟发电厂 的容量期望值的偏差△为目标函数构造优化模型，求解该优化模型得到最优电源组合方 式C1; 根据得到的所述最优电源组合方式C1对区域内的分布式电源进行组合调度形成虚拟 发电厂。
6. 如权利要求5所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法，其特征在于，所述构 造的优化模型为： 目标函数：
约束条件：
其中，Pe为虚拟发电厂容量期望值，△为组合电源的输出功率与虚拟发电厂容量期望 值匕的偏差，T为调度周期，i为不可控分布式电源类型编号，N i为不可控分布式电源个数， j为可控分布式电源类型编号，％为可控分布式电源个数，u i，+为分布式电源i，j组合状 态，且Ui，Uje {〇, 1}，1表示调度对应的分布式电源进行组合，〇表示不调度对应的分布式 电源进行组合，疗、<为t时刻分布式电源i、j预测输出功率，分别表示t 时刻蓄电池的充、放电功率；/?☆、为蓄电池的充、放电效率，0为t时刻虚拟发电厂 负荷需求，#%、为蓄电池最小充、放电功率，巧^、/为蓄电池最大充、 放电功率，SOCt为蓄电池 t时刻的存储容量，SOC min为蓄电池存储容量最小值，SOC max为蓄电 池存储容量最大值。
7. 如权利要求6所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法，其特征在于，所述求 解优化方程的方法为遗传算法。
8. 如权利要求5所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法，其特征在于，所述获 取不可控分布式电源输出功率预测值疗的取值区间步骤为： 选取均方差不确定的高斯函数，确定区间二型模糊集合的上、下隶属度函数，将所述不 可控分布式电源的历史输出功率转化为模糊输入集； 确定所述不可控分布式电源的历史输出功率、规则前件集合、规则输出和后件集合的 规则形式； 利用所述不可控分布式电源的历史输出功率和规则前件集合产生激活集合，再由所述 激活集合的上、下隶属度函数与后件集合的上、下隶属度函数来计算各规则输出集合； 采用中心集降型方法将各规则的输出集合用质心来代替，然后求质心的加权平均值， 最终得到的质心区间则为不可控分布式电源输出功率预测值疗的取值区间。
9. 如权利要求5至8中任意一项所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法，其特 征在于，所述不可控分布式电源为风电场或光伏电站。
10. 如权利要求5至8中任意一项所述的虚拟发电厂的分布式电源组合规划方法，其特 征在于，所述可控分布式电源为微型燃气轮机、小型柴油机或燃料电池。
【文档编号】G06Q50/06GK104517161SQ201410822167
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】喻洁, 梅军, 顾伟, 冯其芝, 仇式鹍 申请人:东南大学