基于虚拟电厂“热电解耦”的负荷优化调度及经济效益分析

我国北方冬季供暖期,大量热电联产机组工作在"以热定电"运行模式下,造成了系统调峰能力不足,弃风形势严峻。能有效减少弃风的风电供热由于经济效益问题和调度平台尚未完善,难以大规模推广应用。针对上述问题,该文将一定供热区域内的热电厂、风电场、光伏电站组成虚拟电厂,形成利益整体,并加入风电供热设备实现热电联产机组的"热电解耦"。首先描述了虚拟电厂的组成结构和运行方式,其次建立了虚拟电厂热电负荷优化调度模型,对比了不同的虚拟电厂运行策略,并采用自适应免疫遗传算法进行求解,实现了虚拟电厂内部热电负荷优化调度。通过算例分析,验证所建立模型的合理性与有效性;表明在虚拟电厂中加入风电供热设备的运行策略可以有效地减少出力偏差与环保代价,提高经济效益;风电供热容量在一定范围内越高或风光预测精度越高,虚拟电厂经济效益越好,同时体现了虚拟电厂作为一个利益整体的经济性优势。     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。     

含储热罐的热-电虚拟电厂双阶段优化调度

虚拟电厂(VPP)技术为促进风电消纳提供了新的思路。以虚拟电厂收益最大化为目标函数,构建含储热罐的热电联产-风电虚拟电厂日前-实时双阶段优化调度模型。在日前调度中优化调整各单元热电比例,并向电网调度部门申报出力,根据风电实际出力偏差实时优化CHP机组热电比,在满足供热负荷前提下,使得虚拟电厂实时出力跟踪申报出力。仿真结果表明所提方案可有效减少燃料成本和碳排放,提高虚拟电厂整体收益。     

含虚拟电厂的风电并网系统分布式优化调度建模

针对大规模风电并网消纳的难题,该文提出一种计及需求响应虚拟电厂的风电并网系统分布式日前经济调度优化模型。首先,将需求侧负荷以需求响应虚拟电厂形式参与系统优化调度,通过负荷转移以实现削峰填谷,促进风电消纳;结合电网中不同电力公司所辖电网具有相互独立且互联的特点,基于电网分区,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)构建分布式优化调度模型并提出多区域协同优化的迭代计算框架;然后,在求解该分布式优化调度模型过程中,每次优化迭代时相邻区域之间仅交换边界节点相角信息即可实现各分区系统以运行成本最低为优化目标的分布式求解,在降低区域间协调运行的信息量,保证各区域独立运行的灵活性和信息私密性的基础上,最终实现电网经济调度和风电消纳的全局最优。最后,通过对6节点测试系统和IEEE-118节点测试系统的算例分析,验证了所提模型的可行性和算法的有效性。     

考虑多风能预测场景的虚拟电厂日内滚动柔性优化调度方法

随着分布式可再生能源接入电网的比例日益提高,其出力间歇性和随机性给电力系统的安全稳定和经济运行带来了一系列的负面影响,虚拟电厂为分布式可再生能源可靠并网提供了新的途径。针对虚拟电厂中风电机组出力的不确定性及预测误差,考虑了由多个风能预测服务商基于不同预测方法提供多个风电出力预测场景,以期望运行成本最小为目标,制定虚拟电厂每个场景对应的最优调度计划。为应对风力状况的随机波动,虚拟电厂当前时段考虑下一时段所有风电出力场景下的计划调整成本。并以期望运行总成本最小为目标,构建基于多风能预测结果的虚拟电厂柔性优化调度模型,并设计了日内虚拟电厂出力计划的滚动调度策略。通过数值仿真,对比分析了不同预测场景下虚拟电厂的运行成本,验证了所提模型的可行性和有效性。     

考虑用户舒适度的虚拟电厂热电联合调度模型

热电联产（combined heat and power，CHP）机组“以热定电”的运行模式极大制约了系统调峰能力，导致弃风限电形势严峻，突破CHP机组热电间刚性耦合关系成为促进风电消纳的关键。基于此，采用虚拟电厂模式聚合CHP机组等分布式能源作为整体参与电网运行，充分考虑用户舒适度，将固定负荷曲线转换为需求区间，使热、电负荷在时间轴上具备柔性可调能力，在满足用户舒适度的同时灵活调整CHP机组出力，有效缓解弃风现象。此外，采用多场景法处理风电出力不确定性，以虚拟电厂自身收益最大化为目标构建热电协调调度随机规划模型，实现热、电系统的协调优化运行。最后，通过算例验证所构建模型的有效性和合理性，结果表明：考虑用户舒适度能够有效促进风电消纳，提升虚拟电厂经济效益。     

分时电价引导电解铝负荷参与百色区域电网调峰研究

随着并网风电装机容量越来越大,现有的调度模式难以应对风电出力的随机性,为提高区域电网调峰和消纳风电的能力,提出利用分时电价引导电解铝负荷参与火力发电机组调峰的联合优化调度模型,模型以系统总的发电成本最小为目标,以区域电网运行数据为算例进行仿真验证,结果表明所提模型能够提高系统运行经济性和风电消纳能力。     

计及需求响应的气电互联虚拟电厂多目标调度优化模型

随着分布式能源渗透率的逐步提高,虚拟电厂技术逐渐成为解决可再生能源规模化发展的关键技术,文章重点研究气电互联虚拟电厂多目标优化问题。首先,文章将风电机组、光伏发电机组、燃气轮机、电转气设备、储气装置等集成为虚拟电厂,同时联动公共网络和天然气网络,负荷侧包括电力负荷、氢气燃料电池汽车负荷、天然气负荷,并在终端负荷引入需求响应技术进行调节。然后,以运行经济效益、削峰填谷效应、二氧化碳排放作为优化目标,结合功率平衡等约束条件,构建气电互联虚拟电厂多目标模型,通过为各目标函数赋权将多目标优化模型转化为单目标模型进行求解。最后,为了验证所建立模型的有效性和可行性,选取了某地区虚拟电厂作为算例进行分析,比较4种情景下运行结果。算例结果表明：1）所提气电互联虚拟电厂多目标优化模型能够实现经济性、稳定性、环保性多方面综合效益最优;2）电转气和需求响应具有协同削峰填谷效应,提高系统运行稳定性;3）电转气设备增加了清洁能源并网量,减小碳排放量;4）虚拟电厂与公共网络相连能够实现能量间灵活互动,有利于制定合理购售电策略优化虚拟电厂运行。     

考虑热电联合调度的虚拟电厂交易策略研究

为优化能源配置和用能效率,采用虚拟电厂模式聚合热电联产(Combined Heat and Power,CHP)机组等分布式能源作为整体参与市场交易,考虑CHP机组热电比可调运行模式突破传统以热定电的限制,实现CHP机组的热电解耦,提升机组调度的灵活性。此外针对虚拟电厂面临的风电不确定性,采用鲁棒优化进行处理,构建min-maxmin两阶段鲁棒优化模型,寻找不确定变量在不确定集合内朝着最恶劣场景变化时经济性最优的交易方案,并通过列约束生成算法对主子问题进行交替迭代求解。算例结果表明,采用CHP热电比可调运行模式并合理考虑风电出力不确定性能够提升系统调峰能力、降低出力偏差,对促进清洁能源消纳具有积极作用;也验证了通过虚拟电厂实现热电联合优化调度,作为整体参与市场运行具有较强的经济性优势。     

考虑电网调度实时性要求的机组负荷优化分配

为了满足电网调度对火电厂负荷优化分配的实时性要求,提出了负荷优化分配总时间的概念并给出了具体计算公式。对煤耗、污染物排放、负荷调整时间的多目标数学模型进行了改进,将全厂煤耗量、污染物排放量两个目标统一为经济性成本目标,将负荷调整时间目标处理为机组变负荷范围的约束条件。通过引入遗传算法中的自然选择机制,提出了自然选择粒子群算法,并对算法的惯性权重及约束条件的处理进行了改进。实例计算结果表明：该方法与现有多目标优化方法相比可有效地缩短优化计算时间,在满足电网调度对负荷分配总时间的硬性要求的同时,更能满足电厂降低成本需求。     

考虑电热综合需求响应的虚拟电厂优化调度

针对配电网中以电、热为代表的多类型负荷的快速增长,以及可控机组、储能装置、风机等分布式能源的协调调度问题,提出了考虑电热综合需求响应的虚拟电厂（virtual power plant,VPP）优化调度模型。首先,将风机、热电联产系统、多种储能装置、电锅炉、电热负荷集成为虚拟电厂,在用户侧,将基于电价型和激励型需求响应措施相结合,建立电热综合需求响应模型;然后,以最大化虚拟电厂运营利润为目标,采用机会约束模型描述风机、负荷预测的不确定性和内部功率平衡,并考虑各机组运行约束和网络安全约束;在合理控制和协调各组件出力的基础上生成调度方案,最后采用量子粒子群算法对模型进行求解。在算例中比较了不同需求响应方案对热电负荷曲线优化结果、网络安全、虚拟电厂经济性的影响,比较了不同置信水平下虚拟电厂的调度结果,从而验证了模型的可行性。     

计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型

为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型。首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型。再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型。最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象。分析结果显示：所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性。储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网。将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳。     

考虑机组优化选取的含风电电网滚动优化调度方法

提出一种包含调整机组优化选取策略的滚动优化调度方法。根据负荷及风电超短期预测信息,首先考虑等效负荷(负荷+风电)预测偏差和机组调节容量匹配、机组爬坡量和等效负荷波动量匹配,以及减少外送断面越限原则进行调节机组优化选取。在此基础上,以机组调整成本及弃风量最小为目标,建立优化模型并采用改进粒子群优化算法求解。实际算例表明,考虑机组优化选取的滚动优化调度实现了超短期时间尺度上对负荷及风电预测偏差的自动跟踪调节,提高了发电计划的准确性,同时有效降低了综合发电成本和外送断面功率越限的风险,提高了电网运行的经济性和安全性。     

考虑用户缴费满意度与用电舒适度的用电优化策略

随着智能家电的广泛应用以及负荷监测技术的发展,家庭可控负荷的优化调度已经成为虚拟电厂技术的重要研究内容。考虑家庭用户用电经济性和舒适度,提出一种综合考虑家庭用户电力负荷关联度和用电舒适度与缴纳电费满意度的多目标用电模型。根据用户的负荷特性,建立刚性负荷和柔性负荷的数学模型及其约束条件。引入负荷使用关联矩阵调整负荷运行时段参数,建立考虑用户用电舒适度与电费支出满意度的多目标用电模型,采用遗传算法对模型进行求解。算例分析结果表明所建立的优化策略能有效满足用户用电舒适度,实现用电经济性,为虚拟电厂中可控负荷的优化调度提供帮助。     

考虑风电协议外送的调峰型电采暖虚拟电厂优化配置方法

针对风电外送型区域电网调峰需求,提出考虑风电协议外送的调峰型虚拟电厂电采暖优化配置方法。首先,分析风电协议外送型电网系统结构及互动消纳机理。针对蓄热式电采暖用能特性,量化推导蓄热式电采暖可调节特性,建立蓄热式电采暖需求响应模型。然后,联合火电机组与VPP协同调峰策略,建立以区域电网协议风电外送经济性最优为目标的虚拟电厂电采暖容量优化配置模型。选取黑龙江某区域电网进行了算例分析,结果表明所提方法正确有效。     

考虑需求响应虚拟电厂的新能源电力系统两阶段优化调度研究

根据负荷聚合商的调节灵活性将可中断负荷分为两类,并构建基于激励的需求响应虚拟电厂模型。在此基础上以含风电的电力系统运行成本最低为优化目标,建立需求响应虚拟电厂参与的两阶段优化调度模型。优化模型以满足系统备用为前提,在24个时段的范围内研究风电预测误差较大时不同类型可中断负荷在日前和日内的调度情况。特别的,考虑了不同的风电预测误差准入阈值对可中断负荷调用的影响。算例结果表明,所提出的模型能够降低新能源电力系统的运行费用和确定可中断负荷的年度中断次数。     

考虑需求响应虚拟机组和碳交易的含风电电力系统优化调度

在智能电网和低碳电力的背景下,提出一种考虑需求响应虚拟机组和碳交易的含风电电力系统优化调度模型。首先,将需求侧资源分为可调度资源和不可调度资源,在可调度资源中分别建立了价格需求响应虚拟机组和激励需求响应虚拟机组模型,并分析了两种虚拟机组的运行特点;其次,在优化调度模型中引入碳交易,并提出系统碳减排目标的概念及阶梯型碳排放权价格,分析其对碳排放量的制约情况。在此基础上,引入功率平衡约束、机组出力及爬坡约束、虚拟机组运行约束等,建立了以碳交易成本、火电机组发电成本和虚拟机组运行成本为目标的新型低碳经济调度模型,采用细菌群体趋药性(BCC)算法对模型进行求解。通过仿真算例对不同场景下系统的风电消纳情况和系统的综合运行成本进行了分析。算例结果验证了模型及求解方法的可行性及优越性。     

基于多目标两阶段规划的虚拟电厂优化调度

虚拟电厂（virtual power plant,VPP）聚合分布式电源和负荷侧可调资源以统一整体参与能源市场交易,成为了提升新能源消纳、挖掘负荷侧需求响应潜力的有效途径。在此背景下,构建了基于多目标两阶段规划的虚拟电厂优化调度模型。日前阶段以市场运营收益和用户用能满意度最大化为目标,构建了虚拟电厂多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解多目标问题的帕累托最优解,并提出综合效益指标对解进行筛选;实时阶段以偏差惩罚成本和弃风成本最小化为目标,构建了虚拟电厂鲁棒优化模型,考虑了热电联产机组（combined heat and power,CHP）灵活热电比对风电消纳的促进作用。最后,对某实际虚拟电厂进行算例分析,研究结果表明所提方法能够在保证虚拟电厂综合效益的前提下提高其能源利用效率。     

基于多代理的虚拟电厂协调优化调度策略研究

智能电网的发展为分布式能源(distributed energy resources,DER)的大量并网及对其进行协调优化调度提供了技术支持。结合各类DER的特点设计了基于多代理系统(multi-agent system,MAS)的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)协调优化调度策略。针对风电机组、传统机组和既可作为电源又可作为负载的电动汽车特殊负荷,通过建立相应的出力或负荷数学模型,对其进行分类分层控制,在MATLAB中使用YALMIP工具箱建模,通过加权方法进行多目标优化求解。最后通过算例分析验证此调度策略的合理性与有效性,它可以利用各类DER特性,使其相互协调配合,在平抑负荷波动的同时,可以实现各类DER最大程度并网。     

电采暖聚合型虚拟电厂调峰经济优化调度方法

为发挥电采暖负荷灵活可调控性能,将电采暖负荷聚合成虚拟电厂,提出电采暖聚合型虚拟电厂调峰经济优化调度方法,为电采暖主动参与电网调峰提供解决方案。首先,分析建立电采暖聚合型虚拟电厂互动机制与管理架构;然后,建立考虑用能差异化需求的电采暖负荷需求响应模型;以虚拟电厂期望经济效益最大为目标,建立虚拟电厂经济优化调度模型。算例结果表明,所提方法可根据不同用户差异化需求经济合理地实现电采暖负荷主动参与电网运行调控,为规模化电采暖负荷参与电网调峰提供参考。