一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究的制作方法

本发明属于虚拟电厂，特别涉及一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略。

背景技术：

1、随着电力市场发展，需求侧资源的重要性日益凸显，将需求响应引入电力市场竞争中是顺应电力市场未来发展趋势的重要措施。然而需求侧单个资源的容量较小，难以达到市场准入门槛。在这种情况下，虚拟电厂能够将需求侧资源统合为一个整体参与电力市场交易。风与太阳辐射是两种重要的可再生能源，关系到我国的能源与生态安全。而作为一种重要的二次能源，电能在社会发展中起着举足轻重的作用。

2、园区虚拟电厂中通常包含风电、光伏、电动汽车、储能系统以及可中断负荷这几类资源。虚拟电厂参与市场运行有两种模式，一是与外部电网直接交易，二是参与调峰辅助服务市场交易。当虚拟电厂参与调峰辅助市场交易时，市场准入条件是虚拟电厂投标容量大于规定值，符合条件的虚拟电厂可参与日前调峰市场。虚拟电厂能够在平谷时段减少出力，在高峰时段增加出力，以达到削峰填谷的效果。根据风、光、负荷的日前预测值，虚拟电厂日前申报投标容量、调峰时段以及运行基线，由基线与实际运行曲线差值确定实际出力。在实际运行阶段，当虚拟电厂调峰实际出力小于投标容量70％时，不结算该时段的调峰费用；当虚拟电厂实际出力大于投标容量时，按投标容量结算调峰成本。

3、当前针对风光出力与虚拟电厂协同运行的相关研究较少，如何实现风电和光伏发电与虚拟电厂及储能间的协同运行成为亟需解决的关键问题。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明的技术方案为：

2、一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究，包括以下步骤：

3、(1)构建园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型的目标函数；

4、(2)构建园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型的约束条件；

5、(3)使用gams软件的cplex求解器求解园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型。

6、进一步地，在步骤(1)中，构建园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型的目标函数，表示如下：

7、

8、

9、

10、式中，t表示时段；n表示场景；πn为场景n出现的概率；和分别为t时段园区虚拟电厂购、售电成本；和分别为场景n下t时段园区虚拟电厂购、售电功率；sev为电动汽车充电成本；和分别为t时段电动汽车充、放电补偿成本；和分别为t时段电动汽车充、放电功率；sbess.p和sbess.e分别为储能系统功率和容量单位成本；pbess和ebess分别为储能系统额定功率和额定容量；d1为储能电池折旧系数；为t时段可中断负荷调峰补偿成本；为t时段可中断负荷中断量；kf和kp分别为园区虚拟电厂在调峰市场的补偿成本和园区虚拟电厂实际出力未达到投标容量的70％时受到的调峰惩罚成本；和分别为场景n下t时段园区虚拟电厂调峰出力；和分别为场景n下t时段园区虚拟电厂在调峰市场日前投标容量和调峰实际出力。

11、进一步地，步骤(2)的具体过程如下：

12、(301)构建虚拟电厂购售电约束：

13、

14、(302)构建虚拟电厂外特性约束：

15、

16、

17、式中，为虚拟电厂根据风电光伏出力预测值上报的场景n下t时段运行基线；dt为t时段负荷量；和分别为t时段风电和光伏的日前预测出力；为场景n下t时段园区虚拟电厂实时运行的外特性功率；dt'为电动汽车和可中断负荷调度后t时段负荷功率；和分别为场景n下t时段风电和光伏的实际出力；和分别为场景n下t时段虚拟电厂储能的充电和放电功率。

18、(303)构建虚拟电厂功率平衡约束：

19、

20、(304)构建电动汽车充放电功率约束：

21、

22、式中，为t时段电动汽车最大充放电量。

23、(305)构建储能约束：

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27、

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29、

30、式中，和分别为场景n下t+1时段和t时段储能系统荷电状态；η为储能系统充放电效率；socbess,min和socbess,max分别为储能系统荷电状态最小和最大值；t表示调度周期最后一个时段；和分别为场景n下1时段和t+1时段储能系统荷电状态；为储能最大充放电功率。

31、(306)构建可中断负荷约束：

32、

33、

34、式中，pint.max为可中断负荷日内最大中断总量；为t+1时段可中断负荷中断量；pint.c为可中断负荷日内最大连续中断量。

35、(307)构建调峰投标约束：

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37、

38、式中，ut为0-1变量，其值为0时表示t时段园区虚拟电厂不参与调峰市场，其值为1时表示t时段园区虚拟电厂参与调峰市场；pf.min为调峰市场最小投标容量；m为常数，通常取10000；tv和tp分别表示平谷时段和峰时段。

39、(308)构建调峰实际出力约束：

40、

41、

42、

43、进一步地，在步骤(3)中，在gams软件中编写园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型，使用cplex求解器求解该模型，获得园区虚拟电厂协同优化调度结果。

44、采用上述技术方案带来的有益效果：

45、本发明建立了园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型，可以使得虚拟电厂依靠电动汽车、可中断负荷和储能系统提供调峰服务，提升虚拟电厂调度输出需求的响应程度，同时提升输出可靠性，促进虚拟电厂与风电、光伏的协调合作，推动储能与虚拟电厂的协同优化。通过研究虚拟电厂各类资源的特性，合理配置与协调各类资源，可以最大限度减少虚拟电厂的自身运行成本，同时也为电网提供更加灵活可靠的辅助服务，实现多赢的局面，进而实现稳步发展。

技术特征：

1.一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究，其特征在于，在步骤(1)中，构建园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型的目标函数，表示如下：

3.根据权利要求1所述一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：

4.根据权利要求1所述一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究，其特征在于，在步骤(3)中，在gams软件中编写园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型，使用cplex求解器求解该模型，获得园区虚拟电厂协同优化调度结果。

技术总结
本发明公开了一种园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略研究，步骤：1)构建园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型的目标函数；2)构建园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型的约束条件；3)使用GAMS软件的CPLEX求解器求解园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型。本发明建立了园区虚拟电厂协同优化运行及辅助服务策略模型，以提高虚拟电厂对调度输出需求的响应程度，提升输出可靠性，考虑风电和光伏与虚拟电厂的协同合作，使虚拟电厂依靠电动汽车、可中断负荷和储能系统提供调峰服务，实现虚拟电厂与储能的协同优化。

技术研发人员：熊平,徐驰,柳丹,冀肖彤,叶畅,康逸群,李喆,熊亮雳,肖繁,江克证,游力,胡畔,李猎,熊昊哲,冯万里,敖禹琦,宿磊,韩刚,邓万婷,陈孝明,曹侃,蔡萱,王伟,张明念
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17