一种计及里程收益的源荷侧调频资源的协同控制方法及系统

本发明属于电力系统自动化，尤其涉及一种计及里程收益的源荷侧调频资源的协同控制方法及系统。

背景技术：

1、在自由竞争的电力市场框架下，电力系统运营商使用fcas市场来通过控制市场参与者(即频率调节单元)来维持频率稳定。运营商收集所有调频报价并通过市场优化模型出清，然后fcas市场参与者根据出清结果获得调节服务的补偿(收益)。与其他能源市场不同，fcas市场提供调频容量补偿和调频里程补偿。调频容量补偿对应于市场参与者未完全参与能量市场导致的机会成本。调频里程补偿则为参与者在调节过程中提供的净能量提供补偿。这意味着，市场参与者即调频资源可以在参与fcas市场时提高容量收益或里程收益。目前有许多研究提出调频资源可以通过获取市场信息并改变报价以最大化其调频收益。

2、考虑到市场信息的获取对于调频资源的能力有严格要求，需要其投入大量时间和精力来入侵或渗透系统，因此，调频资源会寻求其他获利方式。当调频资源旨在获得里程收益时，除了出清里程价格，它将不再需要市场信息。为了增加里程收益，调频资源会增加其在调频过程中承担的里程数。

3、因此，迫切需要提供一种计及里程收益的源荷侧调频资源的协同控制方法，用于获取最大化源荷侧调频资源的总收益。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种计及里程收益的源荷侧调频资源的协同控制方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明提供了一种计及里程收益的源荷侧调频资源的协同控制方法，包括以下步骤：

4、基于源荷侧调频资源，建立协同控制获利目标函数；所述源荷侧调频资源包括：调频资源和负荷聚合商；

5、根据需求侧资源，获取协同控制获利函数约束；所述需求侧资源为负荷聚合商控制的可中断负荷；

6、通过分析负荷聚合商改变负荷后系统中各状态变量的变化，建立可调频资源动态响应模型。

7、在一种实施方式中，所述基于源荷侧调频资源，建立协同控制获利目标函数，包括：

8、计算调频资源的调频里程收益；

9、将每个控制间隔内发电成本建立为以发电量为自变量的二次函数，得出调频资源的发电成本；

10、假定负荷聚合商的效益函数非负且凹的，通过使用二次函数描述其在控制间隔kτ内的收入，获得利益相关的负荷聚合商的收益；

11、定义惩罚函数以限制调频里程；

12、基于里程收益、调频资源的发电成本、利益相关的负荷聚合商的收益及惩罚函数，建立协同控制获利目标函数。

13、在一种实施方式中，所述里程收益为：

14、

15、其中，下标i表示调频资源的编号，为fcas市场出清里程，且其为调频里程系数α和出清容量的乘积，ai为调频资源实际调频里程超出出清里程部分额外的补偿，由于agc信号每4秒更改一次指令，因此miso实时市场中每个5分钟间隔包含75个agc指令，即m的数值为75；mcpm为出清里程价格。

16、在一种实施方式中，所述假定负荷聚合商的效益函数非负且凹的，使用二次函数描述其在控制间隔kτ内的收入，获取利益相关的负荷聚合商的收益为：

17、

18、其中，ω为la的参数，且其随不同负荷或时间而变化，ldj(kτ)为负荷需求，对于la，其负荷越高，收益越大，αu为事先确定的参数。

19、在一种实施方式中，所述定义惩罚函数为：

20、

21、其中，为调频资源实际调频里程，αmax为允许的最大调频里程系数，为fcas市场出清里程，且其为调频里程系数α和出清容量的乘积mcpm为出清里程价格。

22、在一种实施方式中，所述基于里程收益、调频资源的发电成本、利益相关的负荷聚合商的收益及惩罚函数建立协同控制获利目标函数为：

23、maxtpi＝ηt*ai+uj-costi-penaltyi

24、其中，其中，ηi为miso中的调频性能指标，ai为调频资源实际调频里程超出出清里程部分额外的补偿，uj为负荷聚合商的收益，costi为调频资源的发电成本，penaltyi为定义惩罚函数以限制调频里程。

25、在一种实施方式中，所述根据需求侧资源，获取协同控制获利函数约束，包括：

26、容量约束：

27、ij(kτ)·ldj,min≤ldj(kτ)≤ij(kτ)·ldj,max

28、其中ij(kτ)表示可中断负荷j的0-1状态变量，1表示开通，0表示关断，ldj,min和ldj,max分别表示il的最小和最大负荷需求；

29、最小启停时间约束：

30、

31、

32、其中为到t时段之前la连续运行时间，为la最小运行时间，为到t时段之前la连续中断时间，为la最小中断时间；

33、负荷爬坡约束：

34、rj,min·τ≤ldj(kτ)-ldj((k-1)τ)≤rj,max·τ

35、其中rj,min和rj,max分别为最小和最大爬坡速率。

36、在一种实施方式中，所述状态变量包括agci信号，频资源i的实际输出值yi，建立可调频资源动态响应模型具体过程包括：

37、建立系统净功率的改变值p(s)和时域中总agc指令agc0(s)的关系；

38、通过使用零阶保持器zoh，建立每个控制间隔内agc指令模型；

39、根据使用零阶保持器之后的agc指令，得出调频资源i的实际输出；

40、基于负荷控制值和调频资源i的实际输出，建立可调频资源动态响应模型。

41、在一种实施方式中，所述建立可调频资源动态响应模型为：

42、

43、其中，ldj(s)为负荷控制值，yi(s)为调频资源i的实际输出。

44、本发明还提供了一种计及里程收益的源荷侧调频资源的协同控制系统，包括目标函数构建模块、约束函数构建模块及传递函数模型构建模块；

45、所述目标函数构建模块，用于基于源荷侧调频资源，建立协同控制获利目标函数；所述源荷侧调频资源包括：调频资源和负荷聚合商；

46、所述约束函数构建模块，用于根据需求侧资源，获取协同控制获利函数约束；所述需求侧资源为负荷聚合商控制的可中断负荷；

47、所述传递函数模型构建模块，用于通过分析负荷聚合商改变负荷后系统中各状态变量的变化，建立可中断负荷改变量与调频资源实际输出值的传递函数模型。

48、本发明有益效果：

49、本发明通过采用协同控制策略，以实现源荷侧调频资源的总收益最大化。具体来说，本发明的方法通过调频资源与负荷聚合商的合作，以获取最大化的收益。调频资源可以根据负荷的扰动计算调频量，从而确保能够及时响应负荷扰动，维持系统的稳定性。另外，为了更好地获取负荷扰动对系统的影响，本发明采用调频资源的动态响应模型，该模型可以描述负荷扰动后系统的实际输出动态过程。通过对该模型的分析，可以更好地理解负荷扰动对系统的影响，以及如何通过协同控制策略来最大化利用调频资源，维持系统的稳定性并获得最大收益。