计及虚拟电厂网损分摊及成本修正系数的优化模型方法

本发明涉及虚拟电厂网损分摊领域，尤其涉及计及虚拟电厂网损分摊及成本修正系数的优化模型方法。

背景技术：

1、虚拟电厂不是一个集中的物理实体，内部成员不受地域限制，在空间上分散分布，因此其电能的传递会产生相应的损耗，但针对虚拟电厂网损问题的研究当前较为鲜见。目前研究更多关注将虚拟电厂作为一个整体，以成本最小或效益最大作为目标调整内部资源出力，不承担其引起的网络损耗，但虚拟电厂既作为电力市场中的主体之一，参与了能量的传递，按照“谁使用谁负责”的原则，就应与其他市场主体共同承担网络损耗以保证市场公平性。

2、虚拟电厂内部各成员相互作用相互影响，且各成员空间上的分布导致对网损的贡献程度也不同，因此，将网损分摊与虚拟电厂优化运行相结合，研究虚拟电厂网损分摊的优化运行是亟待解决的问题。为计算出虚拟电厂应分摊的网损，采用aumann-shapley值(以下简称为a-s值)法，因a-s值法是shapley值法的延拓，能通过极限化处理和解析方法解决无限多局中人的成本分摊问题，且能够反映各成员对电力网络的实际使用，提供有效的经济激励信息。此外，虚拟电厂原成本系数只反映了各成员运行时的生产成本，但各成员传输电能时会产生网络损耗，因此为计及该损耗，有必要对此成本系数进一步修正。综上所述，虚拟电厂在进行申报时应适当考虑网损分摊所带来的额外成本，需有一种合理的网损承担机制。并利用a-s值法计算虚拟电厂各成员网损分摊量，挖掘可体现该网损分摊量对虚拟电厂影响的办法，更新虚拟电厂运行计划和优化策略。

技术实现思路

1、本发明为虚拟电厂参与网损分摊提供了一种合理的承担机制，提出的含成本修正系数的优化模型方法计及了虚拟电厂参与电力系统发输用电过程产生的网损，保障电力市场各主体间较公平的网损承担，进行网损分摊后的优化运行可降低网损。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、计及虚拟电厂网损分摊及成本修正系数的优化模型方法，其特征在于，步骤包括：

4、s1.构建常规虚拟电厂优化调度模型，确定各成员初始出力计划，采用aumann-shapley值方法计算虚拟电厂初始计划下的内部各成员网损分摊量；

5、s2.参考报价修正系数计算方法，提出成本修正系数的概念及计算方法，对虚拟电厂各成员成本系数进行修正，计及各成员对网络损耗贡献；

6、s3.以含成本修正系数的虚拟电厂运行成本最小为目标函数，并根据含成本修正系数的优化目标及约束条件，充分考虑虚拟电厂网损分摊问题，更新虚拟电厂各成员运行计划，实现考虑网损的虚拟电厂优化运行策略。

7、作为本发明进一步改进，所述步骤s1利用aumann-shapley值方法计算虚拟电厂初始计划下的内部各成员网损分摊量；

8、1)负荷和电源等效；

9、基于电路理论将电力网络等效成电路网络，系统注入功率等效为节点注入电流源，即

10、

11、

12、式中，分别为电源成员h以及负荷成员j的等效注入电流；和分别对应电源成员h的注入有功和无功，和分别对应负荷成员j的吸收有功和无功；和分别为成员h和成员j电压共轭值，对每个电源及负荷成员作相同处理；

13、2)支路电流；

14、

15、式中，n为系统所有节点数；zij为阻抗矩阵第i行、第j列的元素；当节点既不存在电源成员也不存在负荷成员时，注入电流为0；

16、流经支路l的总电流表示为：

17、

18、式中，l为支路编号；zl为支路l的阻抗；zkj为阻抗矩阵第k行、第j列的元素；i、k分别为支路首段及末端编号；

19、当位于节点j的电流源单独作用时流经支路l的电流为：

20、

21、3)支路损耗分配；

22、所有节点上的电流源共同作用时，从节点i流向节点k的复功率为；

23、

24、从节点k流向节点i的复功率为；

25、

26、支路l上的损耗为：

27、

28、利用a-s值法得到位于节点j的成员单位参与因子及

29、

30、

31、式中，和分别为注入电流ij的实部和虚部；i为由注入电流构成的向量，则位于节点j的成员对线路l的损耗贡献量为：

32、

33、由此，位于节点j的成员对整个系统的总损耗贡献量为：

34、

35、式中，l为线路数；

36、位于节点j的成员分摊的有功损耗为：

37、

38、作为本发明进一步改进，步骤s2中成本修正系数为：

39、

40、式中，λi,t为成员i初始运行成本系数，plossi,t为成员i在t时刻应承担的网损。

41、作为本发明进一步改进，所述成本修正系数中成本部分包括燃气轮机生产修正成本、风电生产修正成本、光伏生产修正成本、储能生产修正成本以及购电成本。

42、作为本发明进一步改进，步骤s3中优化运行目标函数为：

43、f＝min(cg+cw+cpv+cs+cb)

44、燃气轮机生产成本：

45、

46、式中，λg′为燃气轮机修正后的成本系数，pg,t为燃气轮机在t时段有功功率，t∈t，t为调度周期；

47、风电生产成本

48、

49、式中，λ′w为风电成本修正后的成本系数，pw,t为t时段风电有功功率；

50、光伏生产成本

51、

52、式中，λp′v为光伏修正后的成本系数，ppv,t为t时段光伏有功功率。

53、储能生产成本cs

54、

55、式中，λe′s为储能修正后的成本系数，和为t时段储能充放电功率。

56、购电成本

57、

58、式中，λb,t为t时段购电电价，pb,t为t时段从电网购电功率。

59、作为本发明进一步改进，步骤s3中约束条件包括功率平衡约束、交互功率约束、燃气轮机出力约束、风电出力约束、光伏出力约束以及储能系统出力约束。

60、作为本发明进一步改进，步骤s3中目标函数为：

61、

62、式中，p0,t为上级电网与vpp交互的有功功率，＞0时表示从上级电网流入vpp，＜0表示从vpp流入上级电网，p0max为上级电网与vpp交互的有功功率限值，pgmax为燃气轮机有功功率上限，为t时刻风电出力预测值，为t时刻光伏出力预测值，分别为储能充放电功率限值，均是0-1变量，ηch、ηdis分别为储能充放电效率，es,t为t时刻储能容量，es,max、es,min分别为储能容量的上限和下限。

63、与现有技术相比，本发明的优点在于：

64、1)本发明对虚拟电厂参与网损分摊进行了研究。常规优化调度方法将虚拟电厂作为一个整体，以成本最小或效益最大作为目标调整内部资源出力，不承担其引起的网络损耗，但虚拟电厂作为电力市场主体之一，参与了能量的传递，在运行过程应体现网损分摊对功率分配的影响，由此提供了一种虚拟电厂网损承担机制，虚拟电厂与其他市场主体共同承担网络损耗保证了市场公平性。

65、2)本发明利用a-s值法计算虚拟电厂各成员网损分摊量具备合理性与公平性，且能够反映各成员对电力网络的实际使用，提供有效的经济激励信息。

66、3)本发明的成本修正系数不仅能够反映各成员运行时的生产成本，还能反映各成员传输电能时产生的网络损耗产生的额外成本，能够引导虚拟电厂出力调整，是一种实用简洁的分摊网损指标。

67、4)本发明提出的含成本修正系数的优化模型充分考虑了各成员分摊的网损对出力的影响，进行网损分摊后的优化运行可降低网损。