虚拟电厂竞价方法及系统与流程

本发明实施例涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种虚拟电厂竞价方法及系统。

背景技术：

为了应对社会发展给能源供给带来的挑战，开源节流式的能源可持续供应模式正逐渐成为主流。但不同种类的分布式电源和可调控负荷随机接入配电网将对能源供给产生不利影响，为了提升分布式电源的利用效率和市场参与度，虚拟电厂应运而生，使得不同用户、电源以及负荷通过虚拟电厂相互连通，在电力市场中作为一个整体参与市场竞价。

目前，虚拟电厂竞价策略的研究主要可分为三类：多元化能源对虚拟电厂竞价策略的影响分析、差异化运行机制对虚拟电厂竞价策略的影响分析以及用户参与虚拟电厂对竞价策略的影响。

但上述竞价策略中参与竞价的指标过于单一，不足以实现虚拟电厂在市场竞价中的最大化受益。

技术实现要素：

针对背景技术中现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种虚拟电厂竞价方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供的一种虚拟电厂竞价方法，该方法包括：

基于用户满意度，获取参与竞价的可控负荷，并根据所述可控负荷以及单位负荷功率调度费用，获得可控负荷调控总成本；

根据市场电价与参与竞价的新能源电力，获得新能源竞价总收入，并基于虚拟电厂输出的实际新能源电力与参与竞价的所述新能源电力之间的偏差，获得电力偏差惩罚成本，其中，所述新能源电力包括风电和光伏电；

基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益。

第二方面，本发明实施例提供的一种虚拟电厂竞价系统，该系统包括：

第一处理模块，用于基于用户满意度，获取参与竞价的可控负荷，并根据所述可控负荷以及单位负荷功率调度费用，获得可控负荷调控总成本；

第二处理模块，用于根据市场电价与参与竞价的新能源电力，获得新能源竞价总收入，并基于虚拟电厂输出的实际新能源电力与参与竞价的所述新能源电力之间的偏差，获得电力偏差惩罚成本，其中，所述新能源电力包括风电和光伏电；

第三处理模块，用于基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益。

本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法及系统基于用户满意度获得参与竞价的可控负荷，并获得可控负荷调控总成本，同时获取虚拟电厂在竞价时所产生的新能源竞价总收入、电动汽车电容量调控总成本以及电力偏差惩罚成本，使得虚拟电厂在市场竞价时能够提供多个竞价指标，并通过用户满意度的变化来调整参与竞价的可控负荷，从而调整可控负荷调控总成本，从而使得虚拟电厂在参与市场竞价时获取收益最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的虚拟电厂竞价系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，虚拟电厂竞价策略中参与市场竞价的指标过于单一，不足以实现虚拟电厂在市场竞价中的最大化效益，且当前对于虚拟电厂参与市场竞价策略的研究重点主要集中于不同参与者的虚拟电厂竞价问题以及虚拟电厂参与者间的协调优化问题。如何基于负荷需求侧管理，深度挖掘用户满意度与虚拟电厂竞价策略之间的关系是进一步需要解决的问题。一般而言，用户参与需求侧响应一方面需要改变自身原有的运行计划，并将直接影响到用户的用电满意度。另一方面用户参与负荷响应将从虚拟电厂运营商手中获取一定的补贴，补贴的大小也将影响用户的满意度。用户满意度的变化将影响到用户侧可控负荷响应的参与容量，从而能影响虚拟电厂的竞价策略。

因此基于用户满意度对用户侧可控负荷的影响，本发明实施例提供了一种虚拟电厂竞价方法，图1为本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法流程示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤10、基于用户满意度，获取参与竞价的可控负荷，并根据所述可控负荷以及单位负荷功率调度费用，获得可控负荷调控总成本；

步骤11、根据市场电价与参与竞价的新能源电力，获得新能源竞价总收入，并基于虚拟电厂输出的实际新能源电力与参与竞价的所述新能源电力之间的偏差，获得电力偏差惩罚成本，其中，所述新能源电力包括风电和光伏电；

步骤12、基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益。

具体地，上述本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法具体为基于用户满意度获得参与竞价的可控负荷，并根据可控负荷以及单位负荷功率调度费用，得到可控负荷调控总成本，该可控负荷调控总成本为可控负荷参与虚拟电厂进行市场竞价调控时所需的费用，其中，用户满意度与用户侧可控负荷相关联，即当虚拟电厂在电价高峰期和低峰期对用户供电时，会产生不同的用户满意度，而该用户满意度会直接影响用户侧可控负荷的变化，从而影响可控负荷调控总成本；获取虚拟电厂参与市场竞价时，新能源产生的竞价总收入即新能源在参与虚拟电厂竞价时的竞标总收益，同时将虚拟电厂实际产生的新能源电力与参与竞价的新能源电力进行比较，若有偏差，则根据该偏差，进行相应的经济惩罚即获得电力偏差惩罚成本，其中，新能源包括风电和光伏电；根据所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益，其中，电动汽车电容量调控总成本为电动汽车参与虚拟电厂竞价时，对其电容量进行调控时所需要的费用。

本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法基于用户满意度获得参与竞价的可控负荷，并获得可控负荷调控总成本，同时获取虚拟电厂在竞价时所产生的新能源竞价总收入、电动汽车电容量调控总成本以及电力偏差惩罚成本，使得虚拟电厂在市场竞价时能够提供多个竞价指标，并通过用户满意度的变化来调整参与竞价的可控负荷，从而调整可控负荷调控总成本，从而使得虚拟电厂在参与市场竞价时获取收益最大化。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述基于用户满意度，获取参与竞价的可控负荷，具体包括：

基于用户价格满意度构建的用户价格满意度模型、用户用电满意度构建的用户用电满意度模型以及满意度累加模型，获得所述可控负荷，其中：

所述用户价格满意度模型为：

所述用户用电满意度模型为：

所述满意度累加模型为：sat＝γ1sat01+γ2sat02；其中：sat为用户总体满意度、sat01为所述用户价格满意度、sat02为所述用户用电满意度、e(λe,t)为日前市场补贴电价期望值、pl,t为t时刻用户总负荷的功率、λe,t为市场电价、γ1、γ2均为权重系数以及pcl,t为t时刻参与竞价的所述可控负荷的功率。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的获取可控负荷的用户满意度包括2个指标，分别为用户价格满意度和用户用电满意度，其中，通过用户满意度获得可控负荷的具体方法为：通过用户价格满意度模型和用户用电满意度模型来实现，上述模型中的相对应的用户价格满意度数值、用户用电满意度数值以及用户总体满意度数值可自行设定，t时刻用户总负荷的功率pl,t以及市场电价λe,t均为已知，其中该市场电价可为日前市场电价，t的取值为一天中的24小时的时刻，从而根据上述的用户价格满意度模型、用户用电满意度模型以及满意度累加模型，获得t时刻参与竞价的所述可控负荷的功率pcl,t，其中，上述权重系数γ1和γ2可根据本地区经济状况进自行确定且γ1和γ2之和为1，比如如果本地区经济欠发达，用户希望获取一定的经济补贴，则用户价格满意度可设置相对较大值；如果本地区经济发达，用户不愿意改变原有用电习惯，用户用电满意度系数可设置相对较大值。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的根据所述可控负荷以及与相对应的单位负荷功率调度费用，获得可控负荷调控总成本，具体为：

基于所述可控负荷中的接入负荷、所述可控负荷中的切除负荷、所述单位负荷功率调度费用以及可控负荷竞价模型，获得所述可控负荷调控总成本，其中：

所述可控负荷竞价模型为：其中：λl为所述单位负荷功率调度费用，为t时刻的所述接入负荷的功率，为t时刻的所述切除负荷的功率。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的可控负荷包括在虚拟电厂参与市场竞价时接入的可控负荷即接入负荷以及从虚拟电厂中切除掉的可控负荷即切除负荷，并通过单位负荷功率调度费用λl、t时刻的所述接入负荷的功率t时刻的所述切除负荷的功率基于上述可控负荷竞价模型，计算获得可控负荷调控总成本。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述根据市场电价与参与竞价的新能源电力，获得新能源竞价总收入，具体包括：

根据所述风电以及所述市场电价，获得风电竞价收入；

根据所述光伏电以及所述市场电价，获得光伏电竞价收入；

根据所述风电竞价收入以及所述光伏电竞价收入，获得所述新能源竞价总收入。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中对新能源竞价总收入的获取主要包括基于风电获得的风电竞价收入以及基于光伏电获得的光伏电竞价收入，其中风电竞价收入的获取为通过风电机组竞价模型获取，光伏电竞价收入的获取为通过光伏机组竞价模型获取，其中，风电机组竞价模型为：其中rw为风电竞价收入，λe,t为市场电价，其中该市场电价可为日前市场电价，为风电机组获得的风电在竞价中的输出功率，δt为单位时间长度；其中，光伏机组竞价模型为：其中rs光伏电竞价收入，为光伏机组获得的光伏电在竞价中的输出功率。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述基于虚拟电厂输出的实际新能源电力与参与竞价的所述新能源电力之间的偏差，获得电力偏差惩罚成本，具体包括：

若所述实际新能源电力高于参与竞价的所述新能源电力，则基于所述偏差获取第一电力偏差惩罚成本；

若所述实际新能源电力低于参与竞价的所述新能源电力，则基于所述偏差获取第二电力偏差惩罚成本。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中涉及到的电力偏差惩罚成本包括虚拟电厂产生的实际新能源电力高于所述虚拟电厂参与竞价时的新能源电力时，产生的第一电力偏差惩罚成本以及虚拟电厂产生的实际新能源电力低于所述虚拟电厂参与竞价时的新能源电力时，产生的第二电力偏差惩罚成本，即当虚拟电厂在进行市场竞价时实际产生的新能源电力高于之前预测的竞价电力时，会造成一定的多余电力的浪费，从而产生第一电力偏差惩罚成本；当虚拟电厂在进行市场竞价时实际产生的新能源电力低于之前预测的竞价电力时，需要对偏差的电力进行补贴，从而产生第二电力偏差惩罚成本。

其中电力偏差惩罚成本可通过电力偏差惩罚模型获得，该电力偏差惩罚模型为：其中cpel为所述电力偏差惩罚成本，为第一电力偏差惩罚成本，为第二电力偏差惩罚成本，λe,t为市场电价，ωup为虚拟电厂实际新能源电力高于竞价电力时的惩罚因子，ωlow为虚拟电厂实际新能源电力低于竞价电力时的惩罚因子，pup,t为t时刻虚拟电厂实际新能源电力高于竞价电力时的输出功率，plow,t为t时刻虚拟电厂实际新能源电力低于竞价电力时的补贴功率，αup和αlow均为0或1变量，当pup,t>0时，αup＝1；当plow,t>0时，αlow＝1。

其中，其中，为虚拟电厂实际新能源电力的输出功率，为虚拟电厂参与竞价的新能源电力输出功率且其中，为风电机组获得的风电在竞价中的输出功率，为光伏机组获得的光伏电在竞价中的输出功率，pcl,t为t时刻参与竞价的所述可控负荷的功率，pev,t为t时刻电动汽车参与虚拟电厂调度的功率。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益，具体包括：

基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本、所述电动汽车电容量调控总成本以及竞价模型，获取所述竞价整体效益，其中：

所述竞价模型为：rvpp＝rn-cev-cl-cpel，其中：rvpp为所述竞价整体效益，rn为所述新能源竞价总收入，cev为所述电动汽车电容量调控总成本，cl为所述可控负荷调控总成本，cpel为所述电力偏差惩罚成本。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中虚拟电厂竞价整体效益的获取是通过新能源竞价总收入扣除电动汽车电容量调控总成本、扣除可控负荷调控总成本以及扣除电力偏差惩罚成本后获得的，其中，在获得最大的整体效益时，具体为使得新能源竞价总收入最大化，同时使得电动汽车电容量调控总成本、可控负荷调控总成本以及电力偏差惩罚成本最小化。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述电动汽车电容量调控总成本，具体包括：

电动汽车以充电形式向所述虚拟电厂提供备用功率产生的充电调控成本和所述电动汽车以放电形式向所述虚拟电厂提供备用功率产生的放电调控成本。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的电动汽车电容量调控总成本包括2部分，分别为充电调控成本和放电调控成本，其中，电动汽车以充电形式向所述虚拟电厂提供备用功率产生的充电调控成本为其中，为t时刻电动汽车以充电形式向虚拟电厂提供的备用功率；

电动汽车以放电形式向所述虚拟电厂提供备用功率产生的放电调控成本为其中，为t时刻电动汽车以放电形式向虚拟电厂提供的备用功率，电动汽车电容量调控总成本为其中，λsoc为电动汽车电池的损耗费用，λsub为电动汽车参与虚拟电厂调节用户所得的补贴费用。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益前，还包括：

基于所述新能源电力与电动汽车电容量之间的调控关系，转化所述新能源电力为电动汽车电容中的电能；

基于所述新能源电力与所述可控负荷之间的调控关系，转化所述新能源电力为可控负荷需要的电能。即如果虚拟电厂在参与市场竞价时，虚拟电厂的实际新能源电力高于参与竞价的新能源电力，则高出来的偏差电力，可转化为电动汽车电容中的电能；如果虚拟电厂在参与市场竞价时，虚拟电厂的实际新能源电力高于参与竞价的新能源电力，则高出来的偏差电力，可转化用户侧的可控负荷需要的电能，具体转换可以根据需要进行合理安排，从而减少因实际新能源电力高于参与竞价的新能源电力而带来的电力偏差惩罚成本。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中的所述基于用户满意度，获取参与竞价的可控负荷，并根据所述可控负荷以及单位负荷功率调度费用，获得可控负荷调控总成本前，还包括：

设置所述可控负荷的运行约束、所述新能源电力的运行约束以及电动汽车电容充放电功率运行约束；

所述可控负荷、所述新能源电力以及参与竞价的电动汽车电容量均在各自相对应的运行约束下参与所述虚拟电厂的市场竞价。即本发明实施例提供的虚拟电厂竞价方法中参与竞价的可控负荷、新能源电力以及电动汽车电容量均是在各自相对应的运行约束下工作的，其竞价参与量不能超过约束条件，例如，新能源电力运行约束条件为：

αup+αlow＝1和其中，为虚拟电厂参与竞价的新能源电力输出下限、为虚拟电厂参与竞价的新能源电力输出上限、为虚拟电厂实际新能源电力的输出功率，αup和αlow均为0或1变量。

电动汽车运行约束条件为：

和s(1)＝s(24)，其中，为电动汽车最大充放电功率，s(t)为t时刻的soc(stateofcharge，荷电状态)值，也叫剩余电量，因此每一时刻的soc值均由上一时刻决定，eev,t为t时刻电动汽车可接入虚拟电网中的容量，eev,t＝eev,npev,spev,covpev,use，eev,n为时间t内虚拟电厂辖区内电动汽车的总容量，pev,s为电动汽车停驶率，pev,cov为充电桩覆盖率，pev,use为充电桩使用率。

用户侧可控负荷运行约束条件为：

其中，pcl,t为t时刻参与竞价的所述可控负荷的功率，为t时刻参与竞价的可控负荷的功率下限，为t时刻参与竞价的可控负荷的功率上限。

本发明实施例还提供了一种虚拟电厂竞价系统，图2为本发明实施例提供的虚拟电厂竞价系统结构示意图，该系统包括第一处理模块21、第二处理模块22以及第三处理模块23，其中：

第一处理模块21基于用户满意度，获取参与竞价的可控负荷，并根据所述可控负荷以及单位负荷功率调度费用，获得可控负荷调控总成本；

第二处理模块22根据市场电价与获取的参与竞价的新能源，获得新能源竞价总收入，并基于所述新能源得到的新能源电力与预测的虚拟电厂竞价电力的偏差，获得电力偏差惩罚成本，其中，所述新能源包括风电和光伏电；

第三处理模块23基于所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益。

具体地，上述本发明实施例提供的虚拟电厂竞价系统具体为第一处理模块21基于用户满意度获得参与竞价的可控负荷，并根据可控负荷以及单位负荷功率调度费用，得到可控负荷调控总成本，该可控负荷调控总成本为可控负荷参与虚拟电厂进行市场竞价调控时所需的费用，其中，用户满意度与用户侧可控负荷相关联，即当虚拟电厂在电价高峰期和低峰期对用户供电时，会产生不同的用户满意度，而该用户满意度会直接影响用户侧可控负荷的变化，从而影响可控负荷调控总成本；第二处理模块22获取虚拟电厂参与市场竞价时，新能源产生的竞价总收入即新能源在参与虚拟电厂竞价时的竞标总收益，同时将虚拟电厂实际产生的新能源电力与参与竞价的新能源电力进行比较，若有偏差，则根据该偏差，进行相应的经济惩罚即获得电力偏差惩罚成本，其中，新能源包括风电和光伏电；第三处理模块23根据所述新能源竞价总收入、所述可控负荷调控总成本、所述电力偏差惩罚成本以及获取的参与竞价的电动汽车电容量调控总成本，获得所述虚拟电厂的竞价整体效益，其中，电动汽车电容量调控总成本为电动汽车参与虚拟电厂竞价时，对其电容量进行调控时所需要的费用。

本发明实施例提供的虚拟电厂竞价系统基于用户满意度获得参与竞价的可控负荷，并获得可控负荷调控总成本，同时获取虚拟电厂在竞价时所产生的新能源竞价总收入、电动汽车电容量调控总成本以及电力偏差惩罚成本，使得虚拟电厂在市场竞价时能够提供多个竞价指标，并通过用户满意度的变化来调整参与竞价的可控负荷，从而调整可控负荷调控总成本，从而使得虚拟电厂在参与市场竞价时获取收益最大化。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。