虚拟电厂优化调度方法、装置、虚拟电厂系统及存储介质

本发明涉及一种虚拟电厂优化调度方法、装置、虚拟电厂系统及存储介质，属于电网优化调度领域。

背景技术：

1、随着可再生能源的快速发展，能源利用呈现出去中心化、网络化、智能化的典型特征，同时信息流和能量流的高度融合为更加灵活多样的发电、传输和利用形式提供了可能性。分布式资源在配用电侧的兴起使得用户侧具备了一定参与电网调控的潜力，然而分布式资源自身的不确定性、间歇性等能源特点也为电网的管理带来了新的挑战。分布式资源并非电网资产，无法由电网直接控制，其行为受到技术、经济、用户舒适度等多方面因素影响，因此难以适用传统的电网调度方法。此外，由于通信基础设施的障碍和信息处理的复杂性，小容量的分布式资源要直接参与电力市场有着较高的门槛，能源价格的波动和间歇性消费过程中的不确定性使得小规模产消者面临更大的经济风险。在这一背景下，如何高效聚合配网侧的分布式资源，发掘其调节潜力，优化资源配置，并保障电力系统的安全稳定运行，是我国电力系统当前需要解决的重要问题。

2、虚拟电厂是一种资源聚合方式，其利用分散、异构的分布式资源，形成具有类似于传统发电厂外特性的虚拟发电厂来参与电力市场。虚拟电厂通过协调优化各成员的资源，发挥规模效益，降低生产成本，不仅减小了分布式资源不确定性对电网的冲击，同时降低了小容量分布式资源参与电力市场的门槛，是一种具有高度灵活性和适应性的管理方式。现有研究多基于固定成员的虚拟电厂结构，已有文献考虑日前的虚拟电厂重组，但是没有考虑实时过程中的成员加入和退出。现有研究多考虑虚拟电厂的整体优化，忽略了各成员的主体性，也有文献考虑收益的再分配，但难以适用大规模场景。现有文献对于虚拟电厂的调度优化需要用到各成员的具体运行约束，难以适用大规模异构成员，同时也不利于隐私保护。现有文献对于大规模成员的虚拟电厂优化多采用分布式计算，迭代计算要求通信上往复交互，会造成巨大的通信压力。现有研究多在一个时刻上进行优化计算，忽略了电量交易是对一个时段的电量考核，而难以要求小容量分布式资源维持长时间稳定运行，因此在单一时刻对电量考核进行分析并不合理。

3、现有文献和技术尚无法适用海量小容量分布式资源的聚合，未能考虑小容量分布式资源的自主性需求，未能考虑大规模异构分布式资源聚合时的通信和计算问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种虚拟电厂优化调度方法、装置、虚拟电厂系统及存储介质，其可以满足成员的功率调整灵活性需求，解决了虚拟电厂对海量分布式资源聚合时面临的计算和通信问题。

2、本发明的第一个目的在于提供一种虚拟电厂优化调度方法。

3、本发明的第二个目的在于提供一种虚拟电厂优化调度装置。

4、本发明的第三个目的在于提供一种虚拟电厂系统。

5、本发明的第四个目的在于提供一种计算机可读存储介质。

6、本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

7、一种虚拟电厂优化调度方法，所述方法包括：

8、确定日前出力曲线和价格激励频率；

9、根据虚拟电厂内的成员所处模式，发布功率调整信息和价格响应信息至信息池，以使信息池对功率调整信息和价格响应信息进行汇总处理；

10、读取功率调整信息和价格响应信息，结合日前出力曲线和价格激励频率，建立优化调度模型；

11、根据优化调度模型，发布价格信息至信息池；

12、根据虚拟电厂内的成员所处模式决定是否读取价格信息，从而使虚拟电厂内的成员执行功率调整。

13、进一步的，所述日前出力曲线为虚拟电厂根据历史数据报送并获电网批准的出力曲线，考核间隔按照电网实际要求，日前出力曲线的确定每日进行一次；所述价格激励频率为虚拟电厂在考核时段内进行等间隔价格激励的次数，通过在考核时段内进行多次价格激励，使得平均上网功率在偏差允许范围内。

14、进一步的，所述虚拟电厂内的成员根据在电力流通环节的角色不同分为发电型分布式资源和用电型分布式资源，根据是否接受价格激励调整功率，分为不接受价格激励和接受价格激励两种模式；

15、所述根据虚拟电厂内的成员所处模式，发布功率调整信息和价格响应信息至信息池，具体包括：

16、当有成员处于不接受价格激励模式时，若有功率调整计划，更新该成员后续时间的功率调整信息至信息池中：

17、和；

18、其中，和分别为成员在时刻的发电功率调整信息和用电功率调整信息；

19、当有成员处于接受价格激励模式时，实时更新该成员的价格响应信息至信息池中：

20、和；

21、其中，为成员在时刻对购电价格的发电功率响应信息，为成员在时刻对售电价格的用电功率响应信息。

22、进一步的，所述对功率调整信息和价格响应信息进行汇总处理，具体包括：

23、对单个分布式资源发布的功率调整信息和价格响应策略进行汇总处理，形成总的功率调整信息和，以及总的价格响应信息和；其中，为时刻虚拟电厂内所有处于不接受价格激励模式的发电型分布式资源的总发电功率调整信息，为时刻虚拟电厂内所有处于不接受价格激励模式的用电型分布式资源的总用电功率调整信息，为时刻虚拟电厂内所有处于接受价格激励模式的发电型分布式资源对购电价格的总发电功率响应信息，为时刻虚拟电厂内所有处于接受价格激励模式的用电型分布式资源对售电价格的总用电功率响应信息。

24、进一步的，所述读取功率调整信息和价格响应信息，结合日前出力曲线和价格激励频率，建立优化调度模型，具体包括：

25、在时刻进行价格调整前从信息池中获取功率调整信息和，以及价格响应信息和；

26、根据功率调整信息和价格响应信息，以全天收益最高为优化目标，建立优化目标函数，如下式：

27、；

28、其中，为对应日前负荷值的考核时段，为考核时段内进行价格激励的时刻，为时刻虚拟电厂内所有用电型分布式资源的用电负荷，；为时刻虚拟电厂的上网功率，；为时刻虚拟电厂对成员发布的售电价格；为时刻虚拟电厂对成员发布的购电价格；为常量，为过网费；为虚拟电厂的协议上网电价；

29、建立日前出力曲线跟随偏差约束，如下式：

30、；

31、；

32、其中，为日前出力曲线在考核时段对应的考核功率值，为允许的最大偏差；

33、建立价格约束，如下式：

34、；

35、；

36、其中，为分布式资源中的发电成员能接受的最低购电价格，为分布式资源中的用电成员能接受的最高售电价格。

37、进一步的，所述优化目标函数及约束均包含时间耦合关系，采用基于李雅普诺夫优化的动态价格激励算法求解，将原优化问题转化为新的优化问题；

38、所述根据优化调度模型，发布价格信息至信息池，具体包括：

39、在每个价格激励时刻，虚拟电厂遍历价格响应信息和中的所有价格组合，确定时刻的最优价格和，使得如下函数值最小：

40、；

41、；

42、；

43、其中，、、、为时刻的虚拟队列值；

44、将最优价格和发布至信息池中。

45、进一步的，所述根据虚拟电厂内的成员所处模式决定是否读取价格信息，从而使虚拟电厂内的成员执行功率调整，具体包括：

46、若虚拟电厂内的发电型分布式资源处于不接受价格激励模式，则不读取价格信息，按照计划的发电功率调整信息对发电功率进行调整；

47、若虚拟电厂内的用电型分布式资源处于不接受价格激励模式，则不读取价格信息，按照计划的发电功率调整信息对用电功率进行调整；

48、若虚拟电厂内的发电型分布式资源处于接受价格激励模式，则读取购电价格信息，根据价格得到的发电功率调整信息对发电功率进行调整；

49、若虚拟电厂内的用电型分布式资源处于接受价格激励模式，则读取售电价格信息，根据价格得到的用电功率调整信息对用电功率进行调整。

50、本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

51、一种虚拟电厂优化调度装置，所述装置包括：

52、确定模块，用于确定日前出力曲线和价格激励频率；

53、第一发布模块，用于根据虚拟电厂内的成员所处模式，发布功率调整信息和价格响应信息至信息池，以使信息池对功率调整信息和价格响应信息进行汇总处理；

54、建立模块，用于读取功率调整信息和价格响应信息，结合日前出力曲线和价格激励频率，建立优化调度模型；

55、第二发布模块，用于根据优化调度模型，发布价格信息至信息池；

56、调整模块，用于根据虚拟电厂内的成员所处模式决定是否读取价格信息，从而使虚拟电厂内的成员执行功率调整。

57、本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

58、一种虚拟电厂系统，包括电子设备，所述电子设备包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的虚拟电厂优化调度方法。

59、本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：

60、一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的虚拟电厂优化调度方法。

61、本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

62、1、本发明组成虚拟电厂的成员具有充分的自主性，可以实时自由选择加入和退出虚拟电厂，同时可以通过模式切换选择是否接受价格激励，能充分满足小容量分布式资源的灵活性需求；

63、2、本发明的虚拟电厂优化调度过程无需使用成员的具体运行约束，保障了成员的隐私保护需求，同时使得本发明所设计的虚拟电厂具有极强的可扩展性，聚合成员数量的增加不会造成计算压力增加。

64、3、本发明的信息池的信息发布和读取的通信机制避免了成员和虚拟电厂之间的反复信息交互，不接受价格激励和接受价格激励两种模式的设计使得处于m1模式的成员可以选择提前发布信息，避免实时信息交互，同时没有功率调整需求的成员无需进行信息交互，极大减少了通信压力，聚合成员数量的增加不会造成通信压力大幅增加，保证了虚拟电厂的可扩展性。

65、4、本发明所采用的动态价格激励算法解决了时间耦合优化问题，保证了虚拟电厂成员功率调整的灵活性，同时兼顾了对日前出力曲线的跟踪和虚拟电厂自身的收益最大化。