CN104953594B - 含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，其步骤包括：将典型日负荷曲线分成峰、谷、平三个时段，计入可转移负荷量，确定峰、谷、平时段的负荷需求与分时电价的关系；以售电公司的运营收入最大为目标函数，结合电力市场购售电、分布式电源、可转移负荷特性进行售电公司的优化调度。本发明提供的技术方案能够实现电力市场环境下含有分布式电源和可转移负荷的售电公司的优化调度，在满足用户供电需求和满意度的情况下，削峰填谷，减轻电网运行压力，降低用户用电费用，并且实现售电公司运营收入的最大化。

Description

含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法

技术领域

本发明涉及电力市场环境下售电公司优化调度领域，更具体涉及一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法。

背景技术

目前环境问题、价格问题、安全问题已经成为影响电力系统发展的三大关键因素，以可再生能源发电为主的分布式电源以其高效、环保、节能的特点被认为是未来一种重要电能生产方式，其中风力、光伏的出力具有随机性与波动性，不可调度，而燃气轮机、柴油机等的出力可以人为调节，是可调度的。随着分布式发电集成技术的不断发展和单位电能生产成本的不断降低，其普及率和利用率将不断提高。

分时电价是电力行业实施需求侧管理，为鼓励用户改变用电方式，避峰用电，以达到削峰填谷、提高电力系统负荷率和运行稳定而采取的经济手段。分时电价把负荷曲线分时电价就是按照负荷曲线的高峰低谷划分成峰、平、谷三种时段，并与之对应着峰、平、谷三种电价。峰时段有着较高的峰电价，谷时段有着较低的谷电价，从而促进用户尽量避免高峰高价用电，多用低价谷电，以达到削峰填谷、改善负荷曲线的目的。

可转移负荷指运行时段可在1天内进行调整，运行功率和用电量基本不变的负荷。随着电动汽车的不断发展，其充电所需电量已不可忽视，如果通过对电动汽车充电时间进行调节，避免在高峰时段充电，而转移到电价相对较低的水平，可以有效地平抑电力负荷需求曲线，降低售电公司的运行成本。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，该方法能够实现电力市场环境下售电公司对分布式电源和可转移负荷的优化调度，可以有效降低售电公司的运行成本，提高系统运行的安全稳定性。

技术方案：本发明的含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，包括下述步骤：

步骤1)将典型日负荷曲线分成峰、谷、平三个时段，根据下式确定t时刻实施新分时电价后的负荷需求：

式中：L_new,t为t时刻实施新分时电价后的负荷需求；L_old,t为t时段实时新分时电价前的负荷需求；n为划分的峰、谷、平时段数；ε_ij为表征电价和负荷响应关系的弹性矩阵中的弹性系数；ρ_Dj为j时段新的电价；为j时段之前的电价；N_TL为可转移负荷的种类；T为售电周期；为从t时段转移到t'时段的负荷；

步骤2)以售电公司运行收入最大为优化目标，以功率平衡约束、购电约束、分布式电源出力约束、分布式电源爬坡约束、分布式电源最小启停时间约束、可转移负荷转入转出容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷平衡约束、用户电费不增加约束为约束条件，进行分布式电源和可转移负荷优化调度，所述功率平衡约束为：

式中：N为分布式电源的数量；P_i,t为第i台分布式电源在t时刻的出力；P_b,t为售电公司在t时刻从市场的购电量。

电力需求弹性是指电力需求的自身价格弹性，因此用户用电量的需求变化与电价变化之间的关联性可通过弹性系数来反映。弹性系数包括自弹性系数和交叉弹性系数，自弹性系数和交叉弹性系数构成了电量电价弹性矩阵，用以表示不同时段电价变化对不同时段电量变化所带来的相互影响。

进一步的，本发明方法中，所述步骤2)中：

所述售电公司运行收入最大的优化目标如下：

式中：F为售电公司的运行收入；ρ_s,t为售电公司在t时刻的售电电价；P_s,t为售电公司在t时刻的售电量；ρ_b,t为售电公司在t时刻从市场的购电电价；U_i,t为第i台分布式电源在t时刻的状态变量；a_i、b_i、c_i分别为第i台分布式电源的二次出力成本系数；ρ_j为售电公司给予第j类可转移负荷的单位补偿。

进一步的，本发明方法中，所述步骤2)中：

所述购电约束为：

P_b,t≤P_b,max

式中：P_b,max为售电公司从电力市场的购电上限；

所述分布式电源出力约束为：

式中：分别为第i台分布式电源输出功率上限和下限；

所述分布式电源爬坡约束为：

P_i,t+1-P_i,t≤R_up,i

P_i,t-P_i,t+1≤R_down,i

式中：P _i,t+1为第i台分布式电源在t+1时刻时的出力；R_up,i为第i台分布式电源的向上爬坡速率限制；R_down,i为第i台分布式电源的向下爬坡速率限制；

所述分布式电源最小启停时间约束为：

式中：T_mup,i为第i台分布式电源的最小启动时间；T_mdn,i为第i台分布式电源的最小关停时间；

所述可转移负荷转入转出容量约束：

式中：为时刻t′转移到t的第j类可转移负荷的负荷量；L_i为第j类可转移负荷的持续转移时间；分别为t₀时刻第j类可转移负荷的最大转入量与转出量；

所述可转移负荷时间约束：

式中：S_j,1、S_j,2分别为不允许和允许接纳第j类负荷的时间集合；

所述可转移负荷平衡约束：

式中：分别为转移后和转移前t时刻第i类负荷量；

所述用户电费不增加约束：

式中：S_j为第j个负荷段内的时间集合。

有益效果：与现有技术比，本发明具有以下优点：

目前的售电公司运行优化技术中，只是从用户对电价的响应程度和配电网内负荷曲线的削峰填谷的角度进行电价和负荷需求优化，没有考虑广泛接入的分布式电源和可转移负荷的影响，而本发明提供的技术方案能将分布式电源和可转移负荷纳入售电公司的优化调度，确定分布式电源在不同时刻的出力和可转移负荷的转移量、转移时间，使售电公司的优化调度更加合理：通过合理安排售电公司所有的分布式电源的启停、出力和配电网内接受售电公司调控的可转移负荷，增加分布式电源在电价高峰时的出力，将负荷从电价高的时段转移到电价低的时段，降低电价高峰时段负荷用电量，从而减少售电公司在电价高峰时段从市场的购电量，有效降低售电公司的运行成本。此外，本发明提供的技术方案在可转移负荷调度阶段，考虑了用户实际生活习惯，提出了可转移负荷的转移时间和转移容量限值，从而在保证用户用电满意度的同时，降低了用户的用电费用，使用户和售电公司实现双赢。

附图说明

图1为本发明技术方案提供的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行深入地详细说明。

本发明提出的一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，包括如下步骤：

步骤1)将典型日负荷曲线分成峰、谷、平三个时段，根据下式确定t时刻实施新分时电价后的负荷需求：

式中：L_new,t为t时刻实施新分时电价后的负荷需求；L_old,t为t时段实时新分时电价前的负荷需求；n为划分的峰、谷、平时段数；ε_ij为表征电价和负荷响应关系的弹性矩阵中的弹性系数；ρ_Dj为j时段新的电价；为j时段之前的电价；N_TL为可转移负荷的种类；T为售电周期；为从t时段转移到t'时段的负荷；

步骤2)以售电公司运行收入最大为优化目标，以功率平衡约束、购电约束、分布式电源出力约束、分布式电源爬坡约束、分布式电源最小启停时间约束、可转移负荷转入转出容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷平衡约束、用户电费不增加约束为约束条件，进行分布式电源和可转移负荷优化调度，优化各个时刻售电公司需要分布式电源发出的功率以及可转移负荷的在可转移时段之间的转移量，从而确定售电公司优化调度中的分时电价，分布式电源的启停、出力和可转移负荷的转移时间、转移量，所述功率平衡约束为：

式中：N为分布式电源的数量；P_i,t为第i台分布式电源在t时刻的出力；P_b,t为售电公司在t时刻从市场的购电量。

电力需求弹性是指电力需求的自身价格弹性，因此用户用电量的需求变化与电价变化之间的关联性可通过弹性系数来反映。弹性系数包括自弹性系数和交叉弹性系数，自弹性系数和交叉弹性系数构成了电量电价弹性矩阵，用以表示不同时段电价变化对不同时段电量变化所带来的相互影响。

本发明的优选实施例中，所述步骤2)中：

所述售电公司运行收入最大的优化目标如下：

式中：F为售电公司的运行收入；ρ_s,t为售电公司在t时刻的售电电价；P_s,t为售电公司在t时刻的售电量；ρ_b,t为售电公司在t时刻从市场的购电电价；U_i,t为第i台分布式电源在t时刻的状态变量；a_i、b_i、c_i分别为第i台分布式电源的二次出力成本系数；ρ_j为售电公司给予第j类可转移负荷的单位补偿。

本发明的优选实施例中，所述步骤2)中：

所述购电约束为：

P_b,t≤P_b,max

式中：P_b,max为售电公司从电力市场的购电上限；

所述分布式电源出力约束为：

式中：分别为第i台分布式电源输出功率上限和下限；

所述分布式电源爬坡约束为：

P_i,t+1-P_i,t≤R_up,i

P_i,t-P_i,t+1≤R_down,i

式中：P _i,t+1为第i台分布式电源在t+1时刻时的出力；R_up,i为第i台分布式电源的向上爬坡速率限制；R_down,i为第i台分布式电源的向下爬坡速率限制；

所述分布式电源最小启停时间约束为：

式中：T_mup,i为第i台分布式电源的最小启动时间；T_mdn,i为第i台分布式电源的最小关停时间；

所述可转移负荷转入转出容量约束：

式中：为时刻t′转移到t的第j类可转移负荷的负荷量；L_i为第j类可转移负荷的持续转移时间；分别为t₀时刻第j类可转移负荷的最大转入量与转出量；

所述可转移负荷时间约束：

式中：S_j,1、S_j,2分别为不允许和允许接纳第j类负荷的时间集合；

所述可转移负荷平衡约束：

式中：分别为转移后和转移前t时刻第i类负荷量；

所述用户电费不增加约束：

式中：S_j为第j个负荷段内的时间集合。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1)将典型日负荷曲线分成峰、谷、平三个时段，根据下式确定t时刻实施新分时电价后的负荷需求：

$L_{new,t}=L_{old,t}+L_{old,t}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ϵ}}_{ij}({\mathrm{\ρ}}_{Dj}-{\mathrm{\ρ}}_{Dj}^0)/{\mathrm{\ρ}}_{Dj}^0+\underset{j=1}{\overset{N_{TL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j^{TL}(t,t^{\′})$

式中：L_new,t为t时刻实施新分时电价后的负荷需求；L_old,t为t时段实时新分时电价前的负荷需求；n为划分的峰、谷、平时段数；ε_ij为表征电价和负荷响应关系的弹性矩阵中的弹性系数；ρ_Dj为j时段新的电价；为j时段之前的电价；N_TL为可转移负荷的种类；T为售电周期；为从t时段转移到t'时段的负荷；

步骤2)以售电公司运行收入最大为优化目标，以功率平衡约束、购电约束、分布式电源出力约束、分布式电源爬坡约束、分布式电源最小启停时间约束、可转移负荷转入转出容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷平衡约束、用户电费不增加约束为约束条件，进行分布式电源和可转移负荷优化调度，所述功率平衡约束为：

$P_{b,t}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}=L_{new,t}$

式中：N为分布式电源的数量；P_i,t为第i台分布式电源在t时刻的出力；P_b,t为售电公司在t时刻从市场的购电量。

2.按照权利要求1所述的一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，其特征在于，所述步骤2)中：

所述售电公司运行收入最大的优化目标如下：

$F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{s,t}{P}_{s,t}-\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{b,t}{P}_{b,t}-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{i,t}\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}(a_i+b_i{P}_{i,t}+c_i{P}_{i,t}^2)-\underset{j=1}{\overset{N_{TL}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_j\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j^{TL}(t,t^{\′})$

式中：F为售电公司的运行收入；ρ_s,t为售电公司在t时刻的售电电价；P_s,t为售电公司在t时刻的售电量；ρ_b,t为售电公司在t时刻从市场的购电电价；U_i,t为第i台分布式电源在t时刻的状态变量；a_i、b_i、c_i分别为第i台分布式电源的二次出力成本系数；ρ_j为售电公司给予第j类可转移负荷的单位补偿。

3.按照权利要求1或2所述的一种含分布式电源和可转移负荷的售电公司优化调度方法，其特征在于，所述步骤2)中：

所述购电约束为：

P_b,t≤P_b,max

式中：P_b,max为售电公司从电力市场的购电上限；

所述分布式电源出力约束为：

$P_i^{\min }\·U_{i,t}\≤P_{i,t}\≤P_i^{\max }\·U_{i,t}$

式中：分别为第i台分布式电源输出功率上限和下限；

所述分布式电源爬坡约束为：

P_i,t+1-P_i,t≤R_up,i

P_i,t-P_i,t+1≤R_down,i

式中：P_i,t+1为第i台分布式电源在t+1时刻时的出力；R_up,i为第i台分布式电源的向上爬坡速率限制；R_down,i为第i台分布式电源的向下爬坡速率限制；

所述分布式电源最小启停时间约束为：

$\underset{k=1}{\overset{T_{mup,i}}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{i,t-k+1}\≥T_{mup,i}$

$\underset{k=1}{\overset{T_{mdn,i}}{\mathrm{\Σ}}}(1-U_{i,t-k+1})\≥T_{mdn,i}$

式中：T_mup,i为第i台分布式电源的最小启动时间；T_mdn,i为第i台分布式电源的最小关停时间；

所述可转移负荷转入转出容量约束：

$\underset{t=max(t_0-L_i+1,1)}{\overset{t_0}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j^{TL}(t^{\′},t)\≤L_{j,max}^I\left(t_0\right)$

$\underset{t=max(t_0-L_i+1,1)}{\overset{t_0}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j^{TL}(t,t^{\′})\≤L_{j,max}^O\left(t_0\right)$

式中：为时刻t′转移到t的第j类可转移负荷的负荷量；L_i为第j类可转移负荷的持续转移时间；分别为t₀时刻第j类可转移负荷的最大转入量与转出量；

所述可转移负荷时间约束：

$L_j^{TL}(t^{\′},t)=0,t^{\′}\∈S_{j,1}$

$L_j^{TL}(t^{\′},t)\≥0,t^{\′}\∈S_{j,2}$

式中：S_j,1、S_j,2分别为不允许和允许接纳第j类负荷的时间集合；

所述可转移负荷平衡约束：

$\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i^{{\mathrm{TL}}^{\′}}\left(t\right)=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i^{TL}\left(t\right)$

式中：分别为转移后和转移前t时刻第i类负荷量；所述用户电费不增加约束：

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{Dj}\underset{t\∈S_j}{\mathrm{\Σ}}{L}_{new,t}\≤\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{Dj}^0\underset{t\∈S_j}{\mathrm{\Σ}}{L}_{new,t}$

式中：S_j为第j个负荷段内的时间集合。