商业型与技术型虚拟电厂优化调度技术研究

时间：2022-09-13 22:59:24

关键字：优化调度商业型虚拟电厂技术型虚拟电厂

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[导读]摘要:虚拟电厂按照功能的不同可以分为商业型虚拟电厂和技术型虚拟电厂两类,现详细介绍虚拟电厂的优化调度技术,并在此基础上阐述两种不同类型虚拟电厂在基本功能上的区别与联系,为实际研究打下了坚实的理论基础。

1虚拟电厂优化调度技术

目前研究广泛将虚拟电厂定义为由商业型虚拟电厂(CommercialVpp,CVpp)和技术型虚拟电厂(TechnicalVpp,TVpp)两部分构成。CVpp主要从经济调度的层面对虚拟电厂进行精细化的控制和调度,根据电力市场中的信息和虚拟电厂中的分布式电源信息优化决策,对外产生虚拟电厂的整体市场方案,对内产生各分布式电源的调度方案。TVpp主要是从安全调度的层面对虚拟电厂的经济调度策略进行修正和再调度,使虚拟电厂的调度方案和竞标计划满足电网潮流约束,保证电网的安全稳定运行。其运行调度框架如图l所示。

根据图1所示,虚拟电厂的调度过程可概括如下:

(1)收集数据并进行预测。商业型虚拟电厂(CVpp)聚合分布式能源(DER)的状态参数,具体包括可控电源的最大和最小出力、爬坡速度,不可控电源的预测发电量以及以上信息的历史数据等:电源的用电信息包括负荷预测数据、可控负荷的功率和时段信息以及以上信息的历史数据等。同时,CVpp收集电力市场的历史电价数据。

(2)CVpp制定经济调度方案。CVpp根据电源、负荷、电价的预测数据,结合爬坡、单时段最大最小出力等各约束参数,建立经济调度模型并求解,制定最优经济调度方案。经济调度的优化目标:建立以利润最大化为目标的函数:经济调度的约束条件:电源出力的上下限约束、电源出力的爬坡约束、可控电源的最大和最小启停时间约束、可控负荷功率约束和能量平衡约束。

(3)TVpp确认并修正经济调度方案(安全调度)。TVpp接收CVpp的最优经济调度方案,并根据电网拓扑结构、潮流约束等条件,建立安全调度模型,对最优经济调度方案进行修正,以满足配电网的安全稳定运行。安全调度优化目标:建立以方案修正量(离差)最小为目标的函数:约束条件包括:线路的功率约束、线路的电流约束、节点电压约束、系统运行约束、与大电网连接点的容量约束等。这一部分的操作可由地调承担。

(4)输电网安全确认。TVpp将根据修正后的调度方案,生成Vpp的整体成本和技术特性,并将其递交给输电系统调度员(Tso)进行技术确认,以使Vpp对大电网的发送电能够不影响输电网的安全稳定运行。

(5)CVpp进行市场竞标。一旦得到Tso的技术确认信号,TVpp则将修正后的最优调度方案反馈至CVpp,并由CVpp向电力市场提交竞标方案。

(6)电力市场核对确认。电力市场在接收CVpp提交的竞标方案后,与Tso核对TVpp提交的调度方案,若方案一致,则授权CVpp的调度方案。

(7)执行调度方案。CVpp或TVpp按调度方案控制各分布式电源等执行发电计划。

2商业型虚拟电厂

CVpp是从商业收益角度考虑的虚拟电厂,是虚拟电厂运行的一个主要模块。CVpp的基本功能是根据电价预测、负荷预测、电源出力预测以及虚拟电厂中各分布式电源的基本信息和约束,制定虚拟电厂经济调度方案,并与电力市场进行互动。CVpp在运行过程中并不计及调度计划及竞标方案对配电网安全稳定运行可能造成的影响,在参与电力市场运行时,CVpp和传统发电厂处于一个同等的地位。

图2具体说明了CVpp运行的大致流程。对于电力市场而言,虚拟电厂所代表的是一个电源联合体,虚拟电厂的发电容量即为所有分布式电源的总容量,这样就消除了单一电源并网参与电力市场时所面临的容量限制,使得小容量、分散的分布式电源也取得了市场获益的机会,更有利于分布式电源的经济运行和发展。CVpp代表各不同容量、不同特点的分布式电源加入电力市场后,CVpp将根据电力市场的信息(如电价、合约要求等)制定经济最优发电计划和市场竞标方案。CVpp将分布式能源(DistributedEnergyResources,DER)聚合后的容量和特性类似于传统的小型发电厂,因此虚拟电厂将同传统发电厂一起参与市场竞标。

3技术型虚拟电厂

TVpp是从电网管理角度考虑的虚拟电厂,是虚拟电厂运行的另一个主要模块。TVpp的主要功能包括为配电系统调度员(Distributionsystemoperator,Dso)提供系统安全稳定管理、为输电系统调度员(Transmissionsystem0perator,Ts0)提供系统平衡和辅助服务。

图3概括了TVPP运行的大致流程。首先,由CVPP向TVPP提供本地配电网中分布式能源的运行参数、发电计划、市场竞价方案等信息。接着,TVPP整合CVPP提供的数据及配电网具体信息(包括网络拓扑结构、节点电压约束、线路功率约束等),计算按原电源出力计划执行时本地配电网的潮流,检测电网潮流是否越界,若有越界情况则对相应的电源出力进行修正,直至满足潮流约束。根据修正后的电源调度方案,TVPP重新建立运行成本和运行特性,并提交由Ts0进行评估。在运行成本和运行特性得到技术确认之后,虚拟电厂将按最终提交的调度方案发电,否则需要根据Ts0的否定方案重新制定电源调度方案。