一种基于统一电力市场含蓄电池的虚拟电厂优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电网能量优化研究领域，更具体地涉及一种基于统一电力市场含蓄 电池的虚拟电厂优化调度方法。
【背景技术】
[0002] 虚拟电厂是将分布式电源（DG)、可控负荷和蓄电池（ESS)有机结合，通过配套的 调控技术、通信技术实现对各类分布式资源进行整合调控的载体，多点接入电网。虚拟电厂 通过与电网能量交换和内部能量协调流动两种形式实现能量的最优分配和电力供应主体 的利润最大化。对于虚拟电厂的市场报价策略已经有一些研究，主要根据电力价格，零售价 格以及负荷波动，虚拟电厂与电力市场进行合理的电力贸易。但是目前的电能交易采用日 前市场和实时市场分开交易的模式，日前交易按照预测负荷采购电能，实时交易则根据实 际需求与预测负荷之间差额部分购买平衡电能。这种交易模型割裂了日前市场和实时市场 之前的联系，不能获取最优的电能交易方案。
[0003] 此外蓄电池储存电量和释放电量必须处于合理的范围内，保证蓄电池避免过冲和 放电过量，通常采用荷电量建立约束条件。但是蓄电池在使用过程，电池容量会逐渐损失且 难以恢复，使用寿命受到限制。模型中只考虑蓄电池的荷电量，忽略对蓄电池容量损失的分 析，以及在深度放电后，如得不到及时再充，将造成蓄电池容量损失且难以恢复。为了确保 蓄电池容量在最大范围内恢复，在深度放电后的再充时，使蓄电池处于微量的过充状态，且 在该过程未完成前禁止放电。对蓄电池建立详细的约束模型，并研究基于统一电力市场下 的虚拟电厂优化调度方法具有重要理论意义与现实意义。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的问题，本申请提供的是一种基于统一电力市场含蓄电池的 虚拟电厂优化调度方法，其中通过对同一电力市场的购买和出售电能模型的设置方式进行 研究和涉及，实现在统一电力市场下优化电能交易，提高了虚拟电厂的收益，同时保证蓄电 池深度放电后能够及时进行充电，减少蓄电池的运行损耗等优点，因而尤其适用于虚拟电 厂的应用场合。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于统一电力市场含蓄电 池的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006] (1)输入电力市场价格、虚拟电厂中负荷需求以及分布式电源、蓄电池相关参数；
[0007] (2)建立蓄电池循环寿命模型和运行费用模型；
[0008] (3)建立蓄电池的充放电约束以及深度放电约束；
[0009] (4)基于蓄电池的充放电约束以及深度放电约束，将预测负荷拟合为正态分布；
[0010] (5)基于预测负荷的正态分布，将实时市场购买的电能拟合为正态分布，并建立基 于同一电力市场的购买电能模型；将实时市场出售的电能拟合为正态分布，并建立同一电 力市场下的出售电能模型；
[0011] (6)基于蓄电池循环寿命模型、运行费用模型、同一电力市场的购买和出售电能模 型，建立基于同一市场的虚拟电厂优化调度模型。
[0012] 优选地，所述分布式电源的相关参数为分布式电源的约束参数、开机费用、关机费 用以及运行费用系数。
[0013] 优选地，所述蓄电池的相关参数为额定容量、深度放电约束参数、运行费用系数。
[0014] 总体而言，按照本发明的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下的技术优 占 .
[0015] 1、本发明在日前市场不必根据预测负荷进行采购和售卖电能，将日前交易电量作 为需要优化确定的量，协调日前市场和实时市场，建立基于统一电力市场的交易模型，提高 了虚拟电厂的收益；
[0016] 2、本发明建立电池循环寿命和充放电深度的数学模型，约束蓄电池的充放电周期 和深度放电后的充电间隔，可以减少电池寿命损耗。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例的一种基于统一电力市场含蓄电池的虚拟电厂优化调度方 法的有效性的实现流程示意图；
[0018] 图2是本发明实施例的虚拟电厂网络拓扑结构示意图；
[0019] 图3是本发明实施例的虚拟电厂中蓄电池容量结果图；
[0020] 图4是本发明实施例的虚拟电厂中蓄电池运行费用结果图；
[0021] 图5是本发明实施例的基于统一市场虚拟电厂电能交易结果图；
[0022] 图6是本发明实施例的基于统一市场和独立市场虚拟电厂收益结果图。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024] 如图1所示，本发明实施例的基于统一电力市场含蓄电池的虚拟电厂优化调度方 法包括如下步骤：
[0025] SI:输入预测负荷需求；实时市场售电价格、实时市场购电价格、日前市场电力价 格；虚拟电厂中分布式电源的约束参数、开机费用、关机费用以及运行费用系数。虚拟电厂 中蓄电池的额定容量、深度放电约束参数、运行费用系数。
[0026] S2:根据放电深度建立蓄电池的循环寿命模型和运行费用模型
[0027] 放电深度决定电池的循环寿命，采用荷电量表示电池的放电深度，建立电池循环 寿命和放电深度之间的数学模型
[0029] 式中cl是蓄电池寿命；D表示放电深度；DR表示电池的额定放电深度；SOC表示荷 电量；β。，β D β 2为常数；
[0030] 蓄电池的运行费用为由电池老化造成的更换费用：
[0032] 式中rc表示单块电池的更换费用；表示每次放电造成的老化损耗；&t为 布尔量，决定电池是否放电。
[0033] S3 :建立蓄电池的充放电约束以及深度放电约束电池的SOC必须被限制一个合理 范围内以避免过冲和深放电。
:示电池 i的SOC的上下限·
[0036] 蓄电池在深度放电后，如得不到及时再充，将造成蓄电池容量损失且难以恢复。因 此当电池接近深度放电水平时，必须立刻进行充电，并且在充满前不允许放电操作，深度 放电后再次充电时间满足约束
[0039] 式中rif1表示深度放电和下次充电之间的最小时间间隔；'表示标准化后的荷 电量；τI表示荷电量的时间常数
[0040] S4:利用统计学中直方图、经验分布等数据处理方法将预测负荷拟合为如下的正 态分布。
[0042] 式中邙为负荷需求；5丨为电力负荷的预测值；〇 ,为预测值的方差N表示正态分 布函数。
[0043] S5:日前市场购买电能可以不等于预测负荷，综合考虑虚拟电厂中分布