一种基于虚拟发电的主动配电网优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于主动配电网优化调度技术领域，更具体地，涉及一种基于虚拟发电的 主动配电网优化调度方法。
【背景技术】
[0002] 分布式电源、柔性负荷和新型储能系统的大规模接入，以及现代电力电子装置在 电网中的广泛应用，使配电网在系统结构和运行方式上都发生了一系列变化。主动配电网 作为综合控制分布式能源（DG、柔性负荷和储能）的配电网系统，在整个配电网层面对分布 式能源进行管理，不仅关注局部的自主控制，同时也关注整个配电网全局的优化协调，为解 决分布式能源的大规模集中接入提供了新思路。主动配电网源网荷三者的协调配合，如何 有效地一体化协调发电侧、电网侧和负荷侧的可调度资源，从而取得安全、经济与环境效益 的最优，并实现配电网安全可靠、优质高效运行，是当前亟需解决的问题。
[0003] 现阶段主动配电网优化调度的研宄，多是针对分布式电源、电动汽车及储能系统 的调度研宄，或是单独针对需求侧响应策略的研宄。个别研宄了基于需求侧响应的风电消 纳模型以及建立了含风电系统日前发电计划的混合整数规划模型，并利用ILOG/CPLEX商 业软件进行求解，缺乏对常规机组、分布式电源（主要包含风电、光伏发电）、需求侧响应以 及用户用电满意度的综合优化调度方法的研宄。本发明提出综合运用虚拟发电及主动配电 网技术，将负荷侧的需求响应资源等效为虚拟发电资源，并作为虚拟机组参与电力平衡调 节。同时根据风电及光伏发电的出力预测曲线，结合常规机组，建立了综合分布式电源、需 求侧资源及常规机组的多目标优化模型，将调度问题转化为机组组合问题，并利用改进后 的双重粒子群算法进行了求解。算例表明在满足较高的用户用电方式满意度的基础上，此 调度方法可有效减小配电网发电运行成本及环境污染，并可有效减小负荷峰谷差。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于虚拟发电的主动配 电网优化调度方法，其目的在于运用虚拟发电思想将负荷侧的需求响应资源等效为虚拟发 电资源，作为虚拟机组参与电力平衡调节，并利用改进双重粒子群法求解，实现主动配电网 资源的优化配置，由此解决主动配电网中同时考虑常规机组、分布式电源、需求侧响应以及 用户用电满意度时，优化计算速度较慢导致难以快速进行调度控制的技术问题。
[0005] 本发明提供了一种基于虚拟发电的主动配电网优化调度方法，包括下述步骤：
[0006] (1)建立优化调度目标函数；以系统发电运行成本最低为目标建立第一目标函数 Fi，以污染物排放总当量数最小为目标建立第二目标函数F 2;
[0007] (2)获得所述优化调度目标函数的约束条件；所述约束条件包括：系统负荷平衡 约束，系统旋转备用约束，常规机组与需求侧资源的技术出力限制，常规机组爬坡约束，常 规机组最小运行时间和最小停运时间约束，需求侧最大连续受控时间约束，用电方式满意 度约束；
[0008] (3)将需求侧响应等效为一台虚拟发电机，根据所述优化调度目标函数以及所述 约束条件并通过基于启发式规则的离散粒子群算法来逐个时段的获得所有机组的启停状 态；
[0009] (4)根据所有机组的启停状态，并通过基于启发式规则的连续粒子群算法对每一 个机组在按照所述约束条件的基础上进行经济分配；并根据经济分配的结果以及所有机组 各个时段的最终启停状态和出力大小调配各机组的出力，实现主动配电网优化调度。
[0010] 更进一步地，步骤⑴中，所述第一目标函数为：
【主权项】
1. 一种基于虚拟发电的主动配电网优化调度方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 建立优化调度目标函数；以系统发电运行成本最低为目标建立第一目标函数F1，以 污染物排放总当量数最小为目标建立第二目标函数F 2; (2) 获得所述优化调度目标函数的约束条件；所述约束条件包括：系统负荷平衡约束， 系统旋转备用约束，常规机组与需求侧资源的技术出力限制，常规机组爬坡约束，常规机 组最小运行时间和最小停运时间约束，需求侧最大连续受控时间约束，用电方式满意度约 束； (3) 将需求侧响应等效为一台虚拟发电机，根据所述优化调度目标函数以及所述约束 条件并通过基于启发式规则的离散粒子群算法来逐个时段的获得所有机组的启停状态； (4) 根据所有机组的启停状态，并通过基于启发式规则的连续粒子群算法对每一个机 组在按照所述约束条件的基础上进行经济分配；并根据经济分配的结果以及所有机组各个 时段的最终启停状态和出力大小调配各机组的出力，实现主动配电网优化调度。
2. 如权利要求1所述的主动配电网优化调度方 法，其特征在于，步骤（1)中，所述第一目标函数为：
_所述第二 目标函数为
其中，F1表示系统发电运行成本；T表示调度周期时间；Ne表示常规机组总台数； fi(PGi(t)) = ΑΧΡ^αΡ+Β'Ρ^ω+?；，&表示第i台常规机组运行成本；PGi表示第i台 常规机组的输出功率A表示第i台常规机组启停成本；u Jt)及Ui(t-1)分别表示第i 台机组当前时刻与前一时刻的启停状态；fDK表示需求侧响应补偿总金额；f DK(PDK(t))= dDRXPDR(t)，Pdr表示需求侦IJ调节功率，即虚拟发电功率；u DK(t)表示虚拟发电当前时亥丨J的 \Sh.T.ff . <T ff<T 启停状态；ApB^SCi表示第i台常规机组的运行参数；4⑴W， {^Ci off - ^i,cs Shi表示第i台常规机组热启动成本；Sc i表示第i台常规机组冷启动成本；T ^fmin表示 第i台常规机组允许的最小持续停运时间；IYtjff表示第i台常规机组在某时段之前已经 持续停机的时间，若该机组之前是开机状态，则为〇 表示常规机组i的冷启动时间； dDK为需求侧减小每千瓦时电量所补偿的金额；F 2表示污染物排放总当量数；g i (Pei (t))= &'?^(〇2+13'?(^(〇+(^，&表示第1台常规机组的污染物排放当量； &1、1^及(^表示第1 台常规机组的污染排放系数。
3. 如权利要求1或2所述的主动配电网优化调度方法，其特征在于，步骤⑵中，所述 系统负荷平衡约束为⑴+ ￡心,,々)+ /^)=伙)；其中，I表示分布式电源种类数； 仁 I J=I PD(ij(t)表示第j种分布式电源t时刻出力；PJt)表示t时刻的负荷功率； 所述系统旋转备用约束为Σ+ ^其中， 户 1 ' 表示第i台常规机组最大技术出力；Pwmax表示最大可用的需求侧调节负荷；Pi表示系统旋 转备用需求；⑴表示系统为应对分布式电源的出力不确定性而新增的备用容量，考 虑分布式电源功率100%概率区间的不确定性，此处Pd?即为第j种分布式电源出力； p < p (t)<P 所述常规机组与需求侧资源的技术出力限，peiimin、Peiimax分 ^ - ^DR V / - ^DR,max 别表示第i台常规机组最小、最大技术出力； P\t)-P\t-\)<r T 所述常规机组爬坡约束为，其中Pi(t) *Pi(t-l)分别表示当前时 刻与前一时刻第i台常规机组的输出功率；^和r di分别表示第i台常规机组功率上升速 率和下降速率； r^i-On ~ ^/.οη,ιη?η 所述常规机组最小运行时间和最小停运时间约束>τ ，其中，τΜη表示第i 台常规机组连续运行时间；TMff表示第i台常规机组连续停运时间；T Mn，min表示第i台常 规机组允许的最小持续运行时间； 所述需求侧最大连续受控时间约束为TDK< TDK, max，其中，Tdk表示需求侧受控时间；Tdk, _表示需求侧允许的最大连续受控时间； 所述用电方式满意度约束为
其中％表示用电方式满意度；H^nlin表示 允许的最小用电方式满意度，??Δ%ι表示在一个调度周期τ内，优化前后每一时段电量的 沁1 改变量绝对值的和；?>,表示在一个调度周期T内，优化前总的用电量。 /-1
【专利摘要】本发明公开了一种基于虚拟发电的主动配电网优化调度方法，包括下述步骤：(1)建立优化调度目标函数；(2)获得优化调度目标函数的约束条件；约束条件包括：系统负荷平衡约束，系统旋转备用约束，常规机组与需求侧资源的技术出力限制，常规机组爬坡约束，常规机组最小运行时间和最小停运时间约束，需求侧最大连续受控时间约束，用电方式满意度约束；(3)根据优化调度目标函数以及约束条件并通过基于启发式规则的离散粒子群算法来逐个时段的确定所有机组的启停状态；(4)在完成所有机组各个时段启停状态的计算之后，在已知启停状态的基础上，对每一个机组在按照约束条件的基础上进行经济分配；从而实现主动配电网优化调度。
【IPC分类】H02J3-46
【公开号】CN104734200
【申请号】CN201510137591
【发明人】赵明欣
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网山东省电力公司烟台供电公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月26日