一种耦合可中断负载的虚拟电厂调度方法

本发明属于电力系统控制方法，具体涉及一种耦合可中断负载的虚拟电厂调度方法。

背景技术：

0、技术背景

1、随着可再生能源的快速发展和智能电网的不断推进，虚拟电厂成为了一种具有潜力的能源调度和管理方式。虚拟电厂中的储能作为重要的可控单元是调度策略实施的关键，然而受制于技术与环境因素，储能的发展缓慢、成本居高不下。可中断负载作为具有灵活性、可控性同时分布广泛的用户侧储能具有极高的储能潜力，如果能将可中断负载作为储能耦合进虚拟电厂中就能提高虚拟电厂对于不同负载需求的适应能力，更好的维持虚拟电厂的稳定运行。同时相比于其他储能前期投入少，符合虚拟电厂的要求。而对于可中断负载调度的关键在于其调度时间与调度功率的确定，故本发明提出一种耦合可中断负载的虚拟电厂调度方法。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种耦合可中断负载的虚拟电厂调度方法，该方法基于分布广泛且潜力巨大的可中断负载作为储能耦合于虚拟电厂中，建立调度时间与调度功率的关系，以满足虚拟电厂的负荷需求。本发明是虚拟电厂对于可中断负载储能的调度方法，使虚拟电厂适应多种工况的功率需求变化，提高虚拟电厂对于可再生能源机组输出功率变化与负荷需求变化的适应性。

2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

3、一种耦合可中断负载的虚拟电厂调度方法，包括如下步骤：

4、第一步，确定虚拟电厂调度的关键时段与调度时段：关键时段是可中断负载调度的基准时间，由电动汽车储能的运行规律与可中断负载的可调度时长决定，调度时段是根据不同的功率需求基于关键时段进行的对于可中断负载调度时段的调整；

5、第二步，根据不同的工况提出三种不同的依据调度时段计算可中断负载输出功率的方案：分别是具有普适性，能够适应更多种工况的方案一，应对极端天气情况，相比于方案一调度可中断负载输出功率更高的方案二，应对可中断负载可调度功率不足的工况的方案三；

6、各种方案的特点与选择的依据为：可中断负载的调用是通过供给储能充电，储能再在负荷峰值时放电以满足虚拟电厂的需求，在夜间放电的储能分为储能车组1与储能车组2：其中方案一的计算是以储能车组2的电量需求为基础计算虚拟电厂对可中断负载的功率需求，该功率与调度时段的变化关系密切，能够根据各种不同的工况调整调度时段与调度功率；方案二的计算是以储能车组1的电量需求或以最大充电速率为基础计算可中断负载的功率，相比于方案一该功率值高，且随调度时段变化小，冗余电量将影响储能车组1的充放电过程与储能车组2接入电网时，虚拟电厂对于化石能源功率的需求，适用于可中断负载调用成本低，可调用功率高或功率需求大的工况；方案三利用虚拟电厂参与电力交易买电的方式，能够分摊虚拟电厂的功率需求，获得较方案一与方案二低的可中断负载调度功率，该方法的买电时间随着调度时段的提前而缩短，买电量随着调度功率的增加而减小，适用于可中断负载可调度功率有限的工况。

7、虚拟电厂调度的关键时段与调度时段的确定方法如下：

8、耦合在虚拟电厂中的电动汽车作为储能采用换班制，换班的时间多为傍晚时分；故定义t0为不同组的电动汽车换班的时间点，那么储能车组1为在t0前接入电网的车组，储能车组2为在t0后接入电网的车组，则可中断负载的调度时段与关键时段确定的公式为：

9、t1＝t0+δtint

10、δtint≥2

11、t′0＝t0-δtadj

12、t′1＝t1-δtadj

13、δtadj_min＝0.25

14、δtadj∈[0,1]

15、其中：t0为电动汽车换班的时间，即电动汽车储能集中接入电网的时间，h；t1为关键时段结束的时间，h；δtint为可中断负载的最大持续时间，h；t′0为调度时段的起始时间，h；t′1为调度时段的结束时间，h；δtadj为调整时间，即调度时段与关键时段的时间差，h；δtadj的变化会改变储能车组1与储能车组2在调度时段内的充电时长与总充电电量。；δtadj_min调整时间的最小间隔，选取电网日间交易市场的最小间隔15min，即0.25h；δtadj的范围为[0,1]由电动汽车储能电池的最大充电速率决定，取平均充电速率为1c，那么为新接入虚拟电厂的电动汽车储能的充电时间不能小于1h。

16、能够适应更多种工况的方案一的计算逻辑如下：

17、在方案一的情况下，以储能车组2的电量需求为基准确定可中断负载的调度功率，调度功率的计算公式为：

18、

19、其中：pint1为方案一的可中断负载的调度功率，mw；soc为电动汽车储能的荷电状态值，soc∈(0,1)；soctar2为调度时段结束时储能车组2的荷电状态目标值；socsur2为在储能车组2在接入电网时即t0时储能的剩余电量；η为储能的充电效率；qbat为储能的额定容量，mw·h；qdemand(t0-t′1)为t0-t′1时段虚拟电厂的电量需求，mw·h；pfeu(t0-t′1)为t0-t′1时段的化石能源机组的输出功率，mw。

20、那么储能车组1的充电量就能够通过计算得出，计算公式如下：

21、[pint1×δtadj+pfeu(t'0-t0)×δtadj-qdemand(t'0-t0)]×η＝qcharge1(t'0-t0)

22、

23、其中，pfeu(t'0-t0)为t′0-t0时段的化石能源机组的输出功率，mw；，qdemand(t'0-t0)为t′0-t0时段虚拟电厂的电量需求，mw·h；qcharge1(t'0-t0)为储能车组1在t′0-t0时段内的充电量,mw·h。socsur1为在储能车组1在离开电网时的剩余容量；为储能车组1在t′0时的储能容量；

24、储能车组1与储能车组2在调度时段的充电量是用以满足虚拟电厂在夜间的峰值电量需求超过化石能源机组提供的部分；那么储能车组1与储能车组2的电量需满足公式：

25、socava2＝soctar2-socll

26、socava1＝socsur1-socloss1-socll

27、(socava1+socava2)×qbat×μ＝qdischarge(t′1-tend)

28、qdemnad(t′1-tend)-pfeu×(tend-t′1)＝qbat-need(t′1-tend)

29、qdischarge(t′1-tend)≥qbat-need(t′1-tend)

30、其中：socava1为储能车组1在夜间峰值时段的可用容量；socava2是储能车组2在夜间峰值时段的可用容量；socll为储能的放电下限；socloss1为储能车组1在离开电网时段的耗电量；μ为储能的放电效率；tend为储能放电的结束时间，即功率需求曲线与化石能源机组输出功率的交点，h；qdemnad(t′1-tend)为在t1-tend时段虚拟电厂的电量需求，mw·h；qdischarge(t′1-tend)为虚拟电厂储能在t1-tend时段的总放电电量，mw·h；qbat-need(t′1-tend)为虚拟电厂在t1-tend时段对储能的电量总需求，mw·h；

31、当qdischarge(t′1-tend)＝qbat-need(t′1-tend)时储能的利用率最高，在socava2相同时socava1最小；储能车组1在t′0-t0时段内的充电量qcharge1(t'0-t0)不变即在t0时刻的储能车组1的容量与储能车组1在离开电网时的剩余容量socsur1最小，意味着储能车组1能够在接入虚拟电厂的过程能够更多的调用自己的储能在峰值电价放电，电价差收益最高；同时在平电价时段更少的占用化石能源机组的输出功率，而盈余的部分能够作为虚拟电厂参与电力交易市场与参与电网辅助服务的功率。

32、当qdischarge(t′1-tend)＜qbat-need(t′1-tend)时，根据当前调整时间计算所得到的调度时段计算得到的可中断负载为储能的充电量不能满足夜间功率峰值的要求，需要改变调整时间重新计算。

33、应对极端天气情况，相比于方案一调度可中断负载输出功率更高的方案二的计算逻辑如下：

34、在方案二的情况下，以储能车组1的电量需求为基准确定可中断负载的调度功率，调度功率的计算公式为：

35、

36、

37、其中：pint2为方法方案二的可中断负载的调度功率，mw；qcharge1(t′0-t0)为储能车组1在时段t′0-t0内的充电量,mw·h；sochl为储能的充电上限；vbat-max为储能充电速率的最大值，c；tbat-min为储能的最小充满电的时间，h；方案二优先考虑储能车组1的充电过程，以最快充电速率、最大充电量确定可中断负载调用功率，获得最小的在极端天气或功率需求较大波动的工况下同样能够保障储能车组1在峰值时段的放电量与虚拟电厂参与电网辅助服务的电量。

38、在方案二下储能车组1在功率需求夜间峰值的可用容量计算公式为：

39、

40、(socava1+socava2)×qbat×μ＝qdischarge(t′1-tend)

41、qdischarge(t′1-tend)≥qbat-need(t′1-tend)

42、其中，当qdischarge(t′1-tend)＜qbat-need(t′1-tend)时，根据当前调整时间计算得到的调度时段计算得到的可中断负载为储能的充电量不能满足夜间功率峰值的要求，需要改变调整时间重新计算；

43、当qdischarge(t′1-tend)＝qbat-need(t′1-tend)时储能利用率最高，socava1相同则socava2最小，由socava2最小值能够确定在t0-t′1时段虚拟电厂化石能源机组的输出功率，输出功率计算公式如下：

44、

45、其中：pf′eu(t0-t′1)方案二在t0-t′1时段的化石能源机组输出功率，mq。

46、相比于方案一的化石能源机组的输出功率，在相同的功率需求下，pf′eu(t0-t′1)<pfeu(t0-t′1)。pint2的变化一方面会影响储能车组1在接入电网时的充放电量限制，另一方面也会影响在储能车组2接入电网时虚拟电厂对于化石能源机组的需求。不同的方案利用可中断负载提高了虚拟电厂对于各单元机组的控制，提高了灵活性。

47、应对可中断负载可调度功率不足的工况的方案三的计算逻辑如下：

48、联合控制的方案三适用于在方案一与方案二中的可调度负载可调用功率不足时，利用虚拟电厂参与电力交易市场向电网买电，弥补功率缺口；向电网买电的时间被定义在功率需求曲线与化石能源机组输出功率的交点，记为tstart，买电时段的结束时间则为t′0，可中断负载调度开始的时间为t′0，结束的时间为t′1；那么方案三的可中断负载的调用功率pint3计算为：

49、

50、

51、其中：pdemand(t′1-tend)为在t′1-tend时段虚拟电厂的功率需求，mw qdemand2(t′1-tend)为在t′1-tend时段虚拟电厂对储能车组2的储能电量需求，mw·h；qdemand(t0-t′1)为在时段t0-t′1内的虚拟电厂的电量需求，mw·h；在可中断负载的调度时段，储能车组1的充电量计算为：

52、

53、其中，soccharge1为储能车组1在时段t′0-t0的荷电状态增加量；qdemand(t'0-t0)为在t′0-t0时段虚拟电厂的电量需求，mw·h；那么就能够根据储能的荷电状态变化确定在电力市场交易时段的买电量，买电量的计算公式为：

54、

55、

56、

57、其中：为储能车组1在t′0时间的储能荷电状态；socstart1为储能车组1在tstart时间的储能荷电状态；pem为虚拟电厂参与电力交易市场的平均买电功率，mw；qdemand(tstart-t'0)为tstart-t′0时段虚拟电厂的电量需求，mw·h；为了得到最小的可中断负载调用量，在t′0时储能车组1的剩余电量应为最大值。

58、与现有技术相比，本发明的优点如下：

59、通过调度方法为虚拟电厂调用可中断负载时的调用时间与功率值提供依据。并分别针对不同的情况提出三种方案。在每一种方案下建立了可中断负载调度时间与调度功率之间的关系，使虚拟电厂能够根据不同的功率需求选取合适的调度时间与调度功率，更加灵活并准确，提高了能源利用率并降低了虚拟电厂调度可中断负载的成本。方案提高了虚拟电厂对于功率需求变化的适应性，更具有实际应用价值。