CN112531790B - 一种虚拟电厂动态灵活性评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，属于电力系统运行控制技术领域。该方法将虚拟电厂等值为一个等效储能设备和一个等效发电机，并通过鲁棒优化方法将两类设备之间的网络约束条件解耦合，随后利用两阶段鲁棒优化算法计算等效储能设备和等效发电机参数，最终实现了对分布式资源的调节能力精确刻画，为虚拟电厂参与电网调控提供了科学决策依据，在实际应用中具有较大价值。

Description

一种虚拟电厂动态灵活性评估方法
技术领域
本发明属于电力系统的运行控制技术领域，特别涉及一种虚拟电厂动态灵活性评估方法。
背景技术
虚拟电厂是多个分布式能源资源在配电网中的有机结合体，虚拟电厂运营商通过配套的调控技术来实现内部各资源的优化调度，从而将虚拟电厂作为一个特殊的电厂参与电网的运行。然而，虚拟电厂内部灵活性资源的特性各异，且虚拟电厂各设备输出功率受网络约束条件的限制。因此，在虚拟电厂的优化运行中，即需要满足设备的容量约束条件、支路容量约束条件和节点电压约束条件，还需要满足储能设备的能量约束条件和爬坡约束条件等时间耦合约束条件，这给虚拟电厂的灵活性评估工作带来了困难。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，在考虑虚拟电厂内部设备的运行约束的前提下，快速求解虚拟电厂在并网点处有功功率的灵活性范围约束条件，最大限度地探索了虚拟电厂输出有功功率的灵活性范围，为电网的科学调度和决策提供参考。
本发明的目的是构建一种虚拟电厂动态灵活性评估方法。首先，构建虚拟电厂的分布式能源资源模型、虚拟电厂三相不平衡网络模型；其次，将虚拟电厂内部设备分解为储能类和发电机类两类设备，基于鲁棒优化方法，提取等效储能设备和等效发电机的运行约束条件；最后，基于两阶段鲁棒优化算法，分别求解等效储能设备和等效发电机的约束参数。所提出的方法实现了考虑时间耦合约束的虚拟电厂动态灵活性评估，与现有方法相比，物理意义更加明确，而且充分探索了虚拟电厂的灵活性范围，减小了对虚拟电厂灵活性的浪费，在实际应用中具有较大价值。
本发明提出的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，该方法包括以下步骤：
(1)构建虚拟电厂的分布式能源资源模型
(1.1)燃气轮机
燃气轮机的输出功率约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000021
Figure BDA0002798600290000022
Figure BDA0002798600290000023
其中，
Figure BDA0002798600290000024
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000025
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出无功功率；
Figure BDA0002798600290000026
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最大输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000027
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最小输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000028
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最大输出无功功率；
Figure BDA0002798600290000029
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最小输出无功功率；
Figure BDA00027986002900000210
表示节点i处的燃气轮机在时刻t的输出有功功率。
燃气轮机的有功功率的爬坡约束条件如下：
Figure BDA00027986002900000211
其中，ri CHP表示节点i处的燃气轮机的爬坡参数，
Figure BDA00027986002900000212
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t-1的输出有功功率。
(1.2)储能设备
储能设备的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900000213
Figure BDA00027986002900000214
Figure BDA00027986002900000215
其中，
Figure BDA00027986002900000216
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净输出有功功率；
Figure BDA00027986002900000217
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净输出无功功率；
Figure BDA00027986002900000218
表示节点i处ψ相的储能设备放电有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900000219
表示节点i处ψ相的储能设备充电有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900000220
表示节点i处ψ相的储能设备的最大容量；
Figure BDA00027986002900000221
表示在t时刻节点i处的储能设备的净输出有功功率。
将式(6)近似为如下线性化形式：
Figure BDA0002798600290000031
Figure BDA0002798600290000032
Figure BDA0002798600290000033
Figure BDA0002798600290000034
储能设备的能量约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000035
Figure BDA0002798600290000036
其中，
Figure BDA0002798600290000037
表示节点i处在时刻t的储能设备的能量；
Figure BDA0002798600290000038
表示节点i处在时刻t-1的储能设备的能量；
Figure BDA00027986002900000320
表示节点i处储能设备的最小能量；
Figure BDA0002798600290000039
表示节点i处储能设备的最大能量；
Figure BDA00027986002900000319
表示节点i处储能设备的自放电率；△t表示两个决策时刻的时间间隔。
(1.3)光伏发电设备
光伏发电设备的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900000310
Figure BDA00027986002900000311
Figure BDA00027986002900000312
其中，
Figure BDA00027986002900000313
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的输出有功功率；
Figure BDA00027986002900000314
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的输出无功功率；
Figure BDA00027986002900000315
表示节点i处ψ相的光伏发电型设备输出有功功率的最小值；
Figure BDA00027986002900000316
表示节点i处ψ相光伏发电型设备输出有功功率的最大值；
Figure BDA00027986002900000317
节点i处ψ相的光伏发电型设备容量最大值；
Figure BDA00027986002900000318
表示在节点i处的光伏发电设备在时刻t总的输出有功功率。
将式(15)近似为如下线性化形式：
Figure BDA0002798600290000041
Figure BDA0002798600290000042
Figure BDA0002798600290000043
Figure BDA0002798600290000044
(1.4)风力发电机
风力发电机的输出功率约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000045
Figure BDA0002798600290000046
Figure BDA0002798600290000047
其中，
Figure BDA0002798600290000048
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000049
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的输出无功功率；
Figure BDA00027986002900000410
表示节点i处ψ相的风力发电机的输出有功功率的最小值；
Figure BDA00027986002900000411
表示节点i处ψ相风力发电机的输出有功功率的最大值；
Figure BDA00027986002900000412
节点i处ψ相的风力发电机的容量最大值；
Figure BDA00027986002900000413
表示在节点i处的风力发电机在时刻t总的输出有功功率。
将式(22)近似为如下线性化形式：
Figure BDA00027986002900000414
Figure BDA00027986002900000415
Figure BDA00027986002900000416
Figure BDA00027986002900000417
(1.5)需求侧响应热负荷
需求侧响应热负荷的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900000418
Figure BDA00027986002900000419
Figure BDA00027986002900000420
其中，
Figure BDA00027986002900000421
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率；
Figure BDA0002798600290000051
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷无功功率；
Figure BDA0002798600290000052
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的功率因数；
Figure BDA0002798600290000053
表示节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率最大值；
Figure BDA0002798600290000054
表示节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率最小值；
Figure BDA0002798600290000055
表示在节点i处的需求侧响应热负荷在时刻t总的输出有功功率。
热负荷设备的温度约束如下：
Figure BDA0002798600290000056
Figure BDA0002798600290000057
其中，
Figure BDA0002798600290000058
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的温度；
Figure BDA0002798600290000059
表示在t-1时刻节点i处需求侧响应热负荷的温度；
Figure BDA00027986002900000510
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的室外温度；
Figure BDA00027986002900000522
表示节点i处需求侧响应热负荷的热量耗散参数；
Figure BDA00027986002900000523
表示节点i处需求侧响应热负荷的电热转化参数；
Figure BDA00027986002900000511
表示在节点i处需求侧响应热负荷的温度下限；
Figure BDA00027986002900000512
表示节点i处需求侧响应热负荷的温度上限。
(1.6)电动汽车充电站
电动汽车充电站的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900000513
Figure BDA00027986002900000514
Figure BDA00027986002900000515
其中，
Figure BDA00027986002900000516
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率；
Figure BDA00027986002900000517
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的无功功率；
Figure BDA00027986002900000518
表示在节点i处电动汽车充电站的功率因数；
Figure BDA00027986002900000519
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900000520
表示节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率最小值；
Figure BDA00027986002900000521
表示在节点i处的电动汽车充电站在时刻t总的输出有功功率。
电动汽车充电站的能量约束如下：
Figure BDA0002798600290000061
其中，
Figure BDA0002798600290000062
表示在t时刻节点i处电动汽车充电站的最大输出能量；
Figure BDA0002798600290000063
表示在t时刻节点i处电动汽车充电站的最小输出能量。
(2)构建虚拟电厂网络潮流模型
基于三相不平衡线性潮流模型，虚拟电厂网络中各节点电压幅值、各支路电流和并网点注入有功、无功功率表示如下：
V＝Cy+c (38)
iij＝Dy+d (39)
p0＝Gy+g (40)
q0＝Hy+h (41)
其中，V表示由各节点、各相电压的幅值所构成的向量；iij表示由各支路电流所构成的向量；p0表示虚拟电厂并网点处的注入有功功率；q0表示虚拟电厂并网点处的注入无功功率；矩阵C、D、G、H，向量c、d，常数g、h均为系统常数参数；y表示由注入功率向量构成的向量，即y：＝[(pY)T，(qY)T，(pΔ)T，(qΔ)T]T，其中，pY,pΔ,qY,qΔ分别表示Y型并网节点的注入有功功率构成的向量、△型并网节点的注入有功功率构成的向量、Y型并网节点的注入的无功功率构成的向量、△型并网节点的注入的无功功率节点构成的向量。
各时刻各类型节点的注入功率向量可以计算如下，对于
Figure BDA0002798600290000064
Figure BDA0002798600290000065
Figure BDA0002798600290000066
对于
Figure BDA0002798600290000067
Figure BDA0002798600290000068
Figure BDA0002798600290000069
其中，
Figure BDA00027986002900000610
表示时刻t节点i处ψ相的负荷有功功率；
Figure BDA00027986002900000611
表示时刻t节点i处ψ相的负荷无功功率；
Figure BDA0002798600290000071
表示时刻t节点i处ψ相Y型并网节点的注入有功功率；
Figure BDA0002798600290000072
表示时刻t节点i处ψ相Y型并网节点的注入无功功率；
Figure BDA0002798600290000073
表示时刻t节点i处ψ相△型并网节点的注入有功功率；
Figure BDA0002798600290000074
表示时刻t节点i处ψ相△型并网节点的注入无功功率；NY表示由Y型并网节点序号所构成的集合；N△由△型并网节点序号所构成的集合；φY表示由Y型并网节点的相所构成的集合；φ△表示由△型并网节点的相所构成的集合。
虚拟电厂的网络约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000075
Figure BDA0002798600290000076
其中，V表示由各相各节点电压最小值所构成的向量；
Figure BDA0002798600290000077
表示由各相各节点电压最大值所构成的向量；
Figure BDA0002798600290000078
表示由各支路电流最大值所构成的向量。
(3)提取储能类、发电机类分布式资源的运行约束条件
(3.1)构建三类决策变量向量
定义有所有的分布式发电资源的有功输出功率、无功输出功率构成的决策变量向量为x，则式(1)-(5),(7)-(14),(16)-(21),(23)-(38),(45)-(46)所构成的约束条件可以表示为如下矩阵的形式：
Mx≤n (48)
其中，矩阵M和向量n是基于上述约束条件整理的常数约束参数。
将决策变量向量中的元素为x可以分为如下三类：(i)定义所有的储能设备、需求侧响应热负荷、电动汽车充电站为储能类设备，所有的储能类设备的输出有功功率构成的决策变量向量为PE；(ii)定义所有的燃气轮机、光伏发电设备和风力发电设备为发电机类设备，所有的发电机类设备的输出有功功率构成的决策变量为PG；(iii)定义所有的分布式能源资源设备的无功功率构成的决策变量为Q。将式(47)可以改写为：
Figure BDA0002798600290000079
(3.2)基于提取发电机类设备分布式资源的运行约束条件
将PG视为鲁棒优化中的随机参数，将式(48)中的参数写为如下分块矩阵的形式：
Figure BDA0002798600290000081
其中，MG0、
Figure BDA0002798600290000082
是矩阵M中对应的分块；
Figure BDA0002798600290000083
是向量n中相对应的分块。
提取出式(49)中参数PG之间的约束关系和变量PE、Q与参数PG之间的约束关系，分别如式(50)和式(51)所示：
Figure BDA0002798600290000084
Figure BDA0002798600290000085
求解如下鲁棒优化问题：对于任意满足约束条件
Figure BDA0002798600290000086
的PG，使得式(51)的约束条件恒成立。等价于求解式(52)中的优化问题：
Figure BDA0002798600290000087
其中，运算符(·)i表示矩阵或向量的第i行元素。
得到储能类分布式资源的运行约束条件如下所示：
EExE≤fE (54)
其中，矩阵EE和向量fE是求解式(52)中鲁棒优化问题所获得的参数；xE为等效储能的决策变量。即：
Figure BDA0002798600290000088
Figure BDA0002798600290000089
Figure BDA00027986002900000810
(3.3)基于提取储能类设备分布式资源的运行约束条件
将PE视为鲁棒优化中的随机参数，将式(48)中的参数写为如下分块矩阵的形式：
Figure BDA0002798600290000091
其中，ME0、
Figure BDA0002798600290000092
是矩阵M中对应的分块；
Figure BDA0002798600290000093
是向量n中相对应的分块。
提取出式(49)中参数PE之间的约束关系和变量PG、Q与参数PG之间的约束关系，分别如式(58)和式(59)所示：
Figure BDA0002798600290000094
Figure BDA0002798600290000095
求解如下鲁棒优化问题：对于任意满足约束条件
Figure BDA0002798600290000096
的PE，使得式(59)的约束条件恒成立。等价于求解式(60)中的优化问题：
Figure BDA0002798600290000097
得到储能类分布式资源的运行约束条件如下所示：
EGxG≤fG (62)
其中，矩阵EG和向量fG是求解式(60)中鲁棒优化问题所获得的参数；xG为等效发电机的决策变量。即：
Figure BDA0002798600290000098
Figure BDA0002798600290000099
Figure BDA00027986002900000910
(4)求解等效储能类设备和等效发电机类设备的约束参数
(4.1)等效储能类设备的约束参数求解
将等效储能设备的约束参数分为主问题(65)-(68)和子问题(72)-(75)进行求解。
主问题表示为如下形式：
Figure BDA00027986002900000911
Figure BDA00027986002900000912
Figure BDA0002798600290000101
Figure BDA0002798600290000102
其中，矩阵AE是常数矩阵，表示等效储能的输出功率上下界和储能能量上下界约束参数，其具体形式如式(69)所示；向量bE表示灵活性可行域多面体各个高维超平面的截距；向量uE是常数矩阵，表示灵活性可行域平行面的距离之和，其具体形式如式(70)所示；向量ξ表示等效储能设备的有功功率输出轨迹；矩阵CE向量dE是表示等效储能设备的决策变量xE与有功功率输出轨迹ξ之间关系的常数矩阵，其值可以通过式(39)得到。K表示总的场景数量；
Figure BDA0002798600290000107
表示第k个场景中等效储能设备的输出有功功率轨迹；zk表示第k个场景由0/1决策变量构成的向量；nz表示zk的维数；M表示一个很大的常数，其值一般可以取为1×106。
AE＝[IT -IT ΓT -ΓT]T (69)
uE＝[1T T -1T T1T T -1T T]T (70)
其中，T表示考虑的时刻数量；IT表示维数为T的单位阵；1T表示有T个元素的全1列向量；矩阵Γ定义如式(71)所示：
Figure BDA0002798600290000103
其中，γ表示等效储能设备的自放电率。
子问题表示为如下形式：
Figure BDA0002798600290000104
Figure BDA0002798600290000105
ξ＝CExE+dE (71)
EExE≤fE (72)
其中，
Figure BDA0002798600290000106
表示由主问题优化得到的结果。
为便于求解，先后利用对偶和KKT条件，将子问题(72)-(75)转化为式(76)所示的混合整数规划问题：
Figure BDA0002798600290000111
其中，s表示由0/1决策变量构成的向量；ns表示s的维数；ω表示约束(73)的对偶变量；π表示约束(74)的对偶变量；λ表示约束(75)的对偶变量。
等效储能设备的约束参数求解算法流程如下：
(a)初始化：令K＝0；
(b)求解主问题(65)-(68)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000112
(c)基于最优解
Figure BDA0002798600290000113
求解子问题的等价问题(76)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000114
目标函数值
Figure BDA0002798600290000115
(d)如果
Figure BDA0002798600290000116
算法终止，
Figure BDA0002798600290000117
为最终求解结果；否则将下列约束条件(77)-(79)添加至主问题中，并令K←K+1，回到步骤(b)。
Figure BDA0002798600290000118
1TzK+1≥1 (78)
Figure BDA0002798600290000119
Figure BDA00027986002900001110
表示添加至第K+1次迭代的主问题中的常数向量，其值为上次迭代的最优解；ZK+1表示第K+1次迭代过程中由0/1决策向量构成的变量。
(4.2)等效发电机的约束参数求解
将等效发电机的约束参数分为转化为主问题(80)-(83)和子问题(87)-(90)进行求解。
主问题表示为如下形式：
Figure BDA0002798600290000121
Figure BDA0002798600290000122
Figure BDA0002798600290000123
Figure BDA0002798600290000124
其中，矩阵AG是常数矩阵，表示等效发电机的输出功率上下界和爬坡上下界约束参数，其具体形式如式(84)所示；向量bG表示灵活性可行域多面体各个高维超平面的截距；向量uG是常数矩阵，表示灵活性可行域平行面的距离之和，其具体形式如式(85)所示；向量ξ表示等效发电机的有功功率输出轨迹；矩阵CG向量dG是表示等效发电机的决策变量xG与有功功率输出轨迹ξ之间关系的常数矩阵，其值可以通过式(39)得到。
AG＝[IT -IT ΛT -ΛT]T (84)
uG＝[1T T -1T T 1T-1 T -1T-1 T]T (85)
其中，1T-1表示有T-1个元素的全1列向量；矩阵Λ是一个尺寸为(T-1)×T的矩阵，其定义如式(86)所示：
Figure BDA0002798600290000125
子问题表示为如下形式：
Figure BDA0002798600290000126
Figure BDA0002798600290000127
ξ＝CGxG+dG (81)
EGxG≤fG (82)
其中，
Figure BDA0002798600290000128
表示由主问题优化得到的结果。
为便于求解，先后利用对偶和KKT条件，将子问题(87)-(90)转化为式(91)所示的混合整数规划问题：
Figure BDA0002798600290000131
其中，ω表示约束(88)的对偶变量；π表示约束(89)的对偶变量；λ表示约束(90)的对偶变量。
等效发电机的约束参数求解算法流程如下：
(a)初始化：令K＝0；
(b)求解主问题(80)-(83)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000132
(c)基于最优解
Figure BDA0002798600290000133
求解子问题的等价问题(76)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000134
目标函数值
Figure BDA0002798600290000135
(d)如果
Figure BDA0002798600290000136
算法终止，
Figure BDA0002798600290000137
为最终求解结果；否则将下列约束条件(92)-(94)添加至主问题中，并令K←K+1，回到步骤(b)。
Figure BDA0002798600290000138
1TzK+1≥1 (93)
Figure BDA0002798600290000139
Figure BDA00027986002900001310
表示添加至第K+1次迭代的主问题中的常数向量，其值为上次迭代的最优解；ZK+1表示第K+1次迭代过程中由0/1决策向量构成的变量。
(5)获取虚拟电厂灵活性评估结果
基于步骤(4)的结果，可以获取虚拟电厂灵活性评估结果。即虚拟电厂可以等效为一个等效储能类设备和一个等效发电机类设备，两类设备的灵活性范围分别如式(95)和式(96)所示。虚拟电厂的输出有功功率表示为式(97)的形式。
Figure BDA00027986002900001311
Figure BDA0002798600290000141
PVPP＝PESS+PGEN (88)
其中，PESS表示由各时刻等效储能类设备输出有功功率构成的向量；PGEN表示由各时刻等效发电机类设备输出有功功率构成的向量；PVPP表示由各时刻虚拟电厂输出有功功率构成的向量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为虚拟电厂动态灵活性评估方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，图1所示为虚拟电厂动态灵活性评估方法流程图。由图1可知，该方法通过构建虚拟电厂的分布式能源资源模型、构建虚拟电厂网络潮流模型、提取储能类和发电机类分布式资源的运行约束条件、求解等效储能设备和等效发电机的约束参数从而获取虚拟电厂灵活性评估结果。该方法具体包括以下步骤：
(1)构建虚拟电厂的分布式能源资源模型(1.1)燃气轮机
燃气轮机的输出功率约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000151
Figure BDA0002798600290000152
Figure BDA0002798600290000153
其中，
Figure BDA0002798600290000154
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000155
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出无功功率；
Figure BDA0002798600290000156
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最大输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000157
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最小输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000158
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最大输出无功功率；
Figure BDA0002798600290000159
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最小输出无功功率；
Figure BDA00027986002900001510
表示节点i处的燃气轮机在时刻t的输出有功功率。
燃气轮机的有功功率的爬坡约束条件如下：
Figure BDA00027986002900001511
其中，ri CHP表示节点i处的燃气轮机的爬坡参数，
Figure BDA00027986002900001512
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t-1的输出有功功率。
(1.2)储能设备
储能设备的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900001513
Figure BDA00027986002900001514
Figure BDA00027986002900001515
其中，
Figure BDA00027986002900001516
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净输出有功功率；
Figure BDA00027986002900001517
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净输出无功功率；
Figure BDA00027986002900001518
表示节点i处ψ相的储能设备放电有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900001519
表示节点i处ψ相的储能设备充电有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900001520
表示节点i处ψ相的储能设备的最大容量；
Figure BDA00027986002900001521
表示在t时刻节点i处的储能设备的净输出有功功率。
将式(6)近似为如下线性化形式：
Figure BDA0002798600290000161
Figure BDA0002798600290000162
Figure BDA0002798600290000163
Figure BDA0002798600290000164
储能设备的能量约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000165
Figure BDA0002798600290000166
其中，
Figure BDA0002798600290000167
表示节点i处在时刻t的储能设备的能量；
Figure BDA0002798600290000168
表示节点i处在时刻t-1的储能设备的能量；
Figure BDA00027986002900001622
表示节点i处储能设备的最小能量；
Figure BDA0002798600290000169
表示节点i处储能设备的最大能量；
Figure BDA00027986002900001623
表示节点i处储能设备的自放电率；△t表示两个决策时刻的时间间隔。
(1.3)光伏发电设备
光伏发电设备的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900001610
Figure BDA00027986002900001611
Figure BDA00027986002900001612
其中，
Figure BDA00027986002900001613
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的输出有功功率；
Figure BDA00027986002900001614
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的输出无功功率；
Figure BDA00027986002900001615
表示节点i处ψ相的光伏发电型设备输出有功功率的最小值；
Figure BDA00027986002900001616
表示节点i处ψ相光伏发电型设备输出有功功率的最大值；
Figure BDA00027986002900001617
节点i处ψ相的光伏发电型设备容量最大值；
Figure BDA00027986002900001618
表示在节点i处的光伏发电设备在时刻t总的输出有功功率。
将式(15)近似为如下线性化形式：
Figure BDA00027986002900001619
Figure BDA00027986002900001620
Figure BDA00027986002900001621
Figure BDA0002798600290000171
(1.4)风力发电机
风力发电机的输出功率约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000172
Figure BDA0002798600290000173
Figure BDA0002798600290000174
其中，
Figure BDA0002798600290000175
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的输出有功功率；
Figure BDA0002798600290000176
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的输出无功功率；
Figure BDA0002798600290000177
表示节点i处ψ相的风力发电机的输出有功功率的最小值；
Figure BDA0002798600290000178
表示节点i处ψ相风力发电机的输出有功功率的最大值；
Figure BDA0002798600290000179
节点i处ψ相的风力发电机的容量最大值；
Figure BDA00027986002900001710
表示在节点i处的风力发电机在时刻t总的输出有功功率。
将式(22)近似为如下线性化形式：
Figure BDA00027986002900001711
Figure BDA00027986002900001712
Figure BDA00027986002900001713
Figure BDA00027986002900001714
(1.5)需求侧响应热负荷
需求侧响应热负荷的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900001715
Figure BDA00027986002900001716
Figure BDA00027986002900001717
其中，
Figure BDA00027986002900001718
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率；
Figure BDA00027986002900001719
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷无功功率；
Figure BDA00027986002900001720
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的功率因数；
Figure BDA00027986002900001721
表示节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900001722
表示节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率最小值；
Figure BDA0002798600290000181
表示在节点i处的需求侧响应热负荷在时刻t总的输出有功功率。
热负荷设备的温度约束如下：
Figure BDA0002798600290000182
Figure BDA0002798600290000183
其中，
Figure BDA0002798600290000184
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的温度；
Figure BDA0002798600290000185
表示在t-1时刻节点i处需求侧响应热负荷的温度；
Figure BDA0002798600290000186
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的室外温度；
Figure BDA0002798600290000187
表示节点i处需求侧响应热负荷的热量耗散参数；
Figure BDA0002798600290000188
表示节点i处需求侧响应热负荷的电热转化参数；
Figure BDA0002798600290000189
表示在节点i处需求侧响应热负荷的温度下限；
Figure BDA00027986002900001810
表示节点i处需求侧响应热负荷的温度上限。
(1.6)电动汽车充电站
电动汽车充电站的输出功率约束条件如下：
Figure BDA00027986002900001811
Figure BDA00027986002900001812
Figure BDA00027986002900001813
其中，
Figure BDA00027986002900001814
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率；
Figure BDA00027986002900001815
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的无功功率；
Figure BDA00027986002900001816
表示在节点i处电动汽车充电站的功率因数；
Figure BDA00027986002900001817
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率最大值；
Figure BDA00027986002900001818
表示节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率最小值；
Figure BDA00027986002900001819
表示在节点i处的电动汽车充电站在时刻t总的输出有功功率。
电动汽车充电站的能量约束如下：
Figure BDA00027986002900001820
其中，
Figure BDA00027986002900001821
表示在t时刻节点i处电动汽车充电站的最大输出能量；
Figure BDA00027986002900001822
表示在t时刻节点i处电动汽车充电站的最小输出能量。
(2)构建虚拟电厂网络潮流模型
基于三相不平衡线性潮流模型，虚拟电厂网络中各节点电压幅值、各支路电流和并网点注入有功、无功功率表示如下：
V＝Cy+c (125)
iij＝Dy+d (126)
p0＝Gy+g (127)
q0＝Hy+h (128)
其中，V表示由各节点、各相电压的幅值所构成的向量；iij表示由各支路电流所构成的向量；p0表示虚拟电厂并网点处的注入有功功率；q0表示虚拟电厂并网点处的注入无功功率；矩阵C、D、G、H，向量c、d，常数g、h均为系统常数参数；y表示由注入功率向量构成的向量，即y：＝[(pY)T，(qY)T，(pΔ)T，(qΔ)T]T，其中，pY,pΔ,qY,qΔ分别表示Y型并网节点的注入有功功率构成的向量、△型并网节点的注入有功功率构成的向量、Y型并网节点的注入的无功功率构成的向量、△型并网节点的注入的无功功率节点构成的向量。
各时刻各类型节点的注入功率向量可以计算如下，对于
Figure BDA0002798600290000191
Figure BDA0002798600290000192
Figure BDA0002798600290000193
对于
Figure BDA0002798600290000194
Figure BDA0002798600290000195
Figure BDA0002798600290000196
其中，
Figure BDA0002798600290000197
表示时刻t节点i处ψ相的负荷有功功率；
Figure BDA0002798600290000198
表示时刻t节点i处ψ相的负荷无功功率；
Figure BDA0002798600290000199
表示时刻t节点i处ψ相Y型并网节点的注入有功功率；
Figure BDA00027986002900001910
表示时刻t节点i处ψ相Y型并网节点的注入无功功率；
Figure BDA00027986002900001911
示时刻t节点i处ψ相△型并网节点的注入有功功率；
Figure BDA00027986002900001912
表示时刻t节点i处ψ相△型并网节点的注入无功功率；NY表示由Y型并网节点序号所构成的集合；N△由△型并网节点序号所构成的集合；φY表示由Y型并网节点的相所构成的集合；φ△表示由△型并网节点的相所构成的集合。
虚拟电厂的网络约束条件如下：
Figure BDA0002798600290000201
Figure BDA0002798600290000202
其中，V表示由各相各节点电压最小值所构成的向量；
Figure BDA0002798600290000203
表示由各相各节点电压最大值所构成的向量；
Figure BDA0002798600290000204
表示由各支路电流最大值所构成的向量。
(3)提取储能类、发电机类分布式资源的运行约束条件
(3.1)构建三类决策变量向量
定义有所有的分布式发电资源的有功输出功率、无功输出功率构成的决策变量向量为x，则式(1)-(5),(7)-(14),(16)-(21),(23)-(38),(45)-(46)所构成的约束条件可以表示为如下矩阵的形式：
Mx≤n (135)
其中，矩阵M和向量n是基于上述约束条件整理的常数约束参数。
将决策变量向量中的元素为x可以分为如下三类：(i)定义所有的储能设备、需求侧响应热负荷、电动汽车充电站为储能类设备，所有的储能类设备的输出有功功率构成的决策变量向量为PE；(ii)定义所有的燃气轮机、光伏发电设备和风力发电设备为发电机类设备，所有的发电机类设备的输出有功功率构成的决策变量为PG；(iii)定义所有的分布式能源资源设备的无功功率构成的决策变量为Q。将式(47)可以改写为：
Figure BDA0002798600290000205
(3.2)基于提取发电机类设备分布式资源的运行约束条件
将PG视为鲁棒优化中的随机参数，将式(48)中的参数写为如下分块矩阵的形式：
Figure BDA0002798600290000206
其中，MG0、
Figure BDA0002798600290000211
是矩阵M中对应的分块；
Figure BDA0002798600290000212
是向量n中相对应的分块。
提取出式(49)中参数PG之间的约束关系和变量PE、Q与参数PG之间的约束关系，分别如式(50)和式(51)所示：
Figure BDA0002798600290000213
Figure BDA0002798600290000214
求解如下鲁棒优化问题：对于任意满足约束条件
Figure BDA0002798600290000215
的PG，使得式(51)的约束条件恒成立。等价于求解式(52)中的优化问题：
Figure BDA0002798600290000216
其中，运算符(·)i表示矩阵或向量的第i行元素。
得到储能类分布式资源的运行约束条件如下所示：
EExE≤fE (141)
其中，矩阵EE和向量fE是求解式(52)中鲁棒优化问题所获得的参数；xE为等效储能的决策变量。即：
Figure BDA0002798600290000217
Figure BDA0002798600290000218
Figure BDA0002798600290000219
(3.3)基于提取储能类设备分布式资源的运行约束条件
将PE视为鲁棒优化中的随机参数，将式(48)中的参数写为如下分块矩阵的形式：
Figure BDA00027986002900002110
其中，ME0、
Figure BDA00027986002900002111
是矩阵M中对应的分块；
Figure BDA00027986002900002112
是向量n中相对应的分块。
提取出式(49)中参数PE之间的约束关系和变量PG、Q与参数PG之间的约束关系，分别如式(58)和式(59)所示：
Figure BDA0002798600290000221
Figure BDA0002798600290000222
求解如下鲁棒优化问题：对于任意满足约束条件
Figure BDA0002798600290000223
的PE，使得式(59)的约束条件恒成立。等价于求解式(60)中的优化问题：
Figure BDA0002798600290000224
得到储能类分布式资源的运行约束条件如下所示：
EGxG≤fG (149)
其中，矩阵EG和向量fG是求解式(60)中鲁棒优化问题所获得的参数；xG为等效发电机的决策变量。即：
Figure BDA0002798600290000225
Figure BDA0002798600290000226
Figure BDA0002798600290000227
(4)求解等效储能设备和等效发电机的约束参数
(4.1)等效储能设备的约束参数求解
将等效储能设备的约束参数分为主问题(65)-(68)和子问题(72)-(75)进行求解。
主问题表示为如下形式：
Figure BDA0002798600290000228
Figure BDA0002798600290000229
Figure BDA00027986002900002210
Figure BDA00027986002900002211
其中，矩阵AE是常数矩阵，表示等效储能的输出功率上下界和储能能量上下界约束参数，其具体形式如式(69)所示；向量bE表示灵活性可行域多面体各个高维超平面的截距；向量uE是常数矩阵，表示灵活性可行域平行面的距离之和，其具体形式如式(70)所示；向量ξ表示等效储能设备的有功功率输出轨迹；矩阵CE向量dE是表示等效储能设备的决策变量xE与有功功率输出轨迹ξ之间关系的常数矩阵，其值可以通过式(39)得到。K表示总的场景数量；
Figure BDA0002798600290000235
表示第k个场景中等效储能设备的输出有功功率轨迹；zk表示第k个场景由0/1决策变量构成的向量；nz表示zk的维数；M表示一个很大的常数，其值一般可以取为1×106。
AE[IT -IT ΓT -ΓT]T (69)
uE＝[1T T -1T T 1T T -1T T]T (70)
其中，T表示考虑的时刻数量；IT表示维数为T的单位阵；1T表示有T个元素的全1列向量；矩阵Γ定义如式(71)所示：
Figure BDA0002798600290000231
其中，γ表示等效储能设备的自放电率。
子问题表示为如下形式：
Figure BDA0002798600290000232
Figure BDA0002798600290000233
ξ＝CExE+dE (158)
EExE≤fE (159)
其中，
Figure BDA0002798600290000234
表示由主问题优化得到的结果。
为便于求解，先后利用对偶和KKT条件，将子问题(72)-(75)转化为式(76)所示的混合整数规划问题：
Figure BDA0002798600290000241
其中，s表示由0/1决策变量构成的向量；ns表示s的维数；ω表示约束(73)的对偶变量；π表示约束(74)的对偶变量；λ表示约束(75)的对偶变量。
等效储能设备的约束参数求解算法流程如下：
(a)初始化：令K＝0；
(b)求解主问题(65)-(68)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000242
(c)基于最优解
Figure BDA0002798600290000243
求解子问题的等价问题(76)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000244
目标函数值
Figure BDA0002798600290000245
(d)如果
Figure BDA0002798600290000246
算法终止，
Figure BDA0002798600290000247
为最终求解结果；否则将下列约束条件(77)-(79)添加至主问题中，并令K←K+1，回到步骤(b)。
Figure BDA0002798600290000248
1TzK+1≥1 (78)
Figure BDA0002798600290000249
(4.2)等效发电机的约束参数求解
将等效发电机的约束参数分为转化为主问题(80)-(83)和子问题(87)-(90)进行求解。
主问题表示为如下形式：
Figure BDA00027986002900002410
Figure BDA0002798600290000251
Figure BDA0002798600290000252
Figure BDA0002798600290000253
其中，矩阵AG是常数矩阵，表示等效发电机的输出功率上下界和爬坡上下界约束参数，其具体形式如式(84)所示；向量bG表示灵活性可行域多面体各个高维超平面的截距；向量uG是常数矩阵，表示灵活性可行域平行面的距离之和，其具体形式如式(85)所示；向量ξ表示等效发电机的有功功率输出轨迹；矩阵CG向量dG是表示等效发电机的决策变量xG与有功功率输出轨迹ξ之间关系的常数矩阵，其值可以通过式(39)得到。
AG＝[IT -IT ΛT -ΛT]T (84)
uG＝[1T T -1T T 1T-1 T -1T-1 T]T (85)
其中，1T-1表示有T-1个元素的全1列向量；矩阵Λ是一个尺寸为(T-1)×T的矩阵，其定义如式(86)所示：
Figure BDA0002798600290000254
子问题表示为如下形式：
Figure BDA0002798600290000255
Figure BDA0002798600290000257
ξ＝CGxG+dG (168)
EGxG≤fG (169)
其中，
Figure BDA0002798600290000256
表示由主问题优化得到的结果。
为便于求解，先后利用对偶和KKT条件，将子问题(87)-(90)转化为式(91)所示的混合整数规划问题：
Figure BDA0002798600290000261
其中，ω表示约束(88)的对偶变量；π表示约束(89)的对偶变量；λ表示约束(90)的对偶变量。
等效储能设备的约束参数求解算法流程如下：
(a)初始化：令K＝0；
(b)求解主问题(80)-(83)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000262
(c)基于最优解
Figure BDA0002798600290000263
求解子问题的等价问题(76)，得到最优解
Figure BDA0002798600290000264
目标函数值
Figure BDA0002798600290000265
(d)如果
Figure BDA0002798600290000266
算法终止，
Figure BDA0002798600290000267
为最终求解结果；否则将下列约束条件(92)-(94)添加至主问题中，并令K←K+1，回到步骤(b)。
Figure BDA0002798600290000268
1TzK+1≥1 (93)
Figure BDA0002798600290000269
(5)获取虚拟电厂灵活性评估结果
基于步骤(4)的结果，可以获取虚拟电厂灵活性评估结果。即虚拟电厂可以等效为一个等效储能类设备和一个等效发电机类设备，两类设备的灵活性范围分别如式(95)和式(96)所示。虚拟电厂的输出有功功率表示为式(97)的形式。
Figure BDA00027986002900002610
Figure BDA00027986002900002611
PVPP＝PESS+PGEN (175)
其中，PESS表示由各时刻等效储能类设备输出有功功率构成的向量；PGEN表示由各时刻等效发电机类设备输出有功功率构成的向量；PVPP表示由各时刻虚拟电厂输出有功功率构成的向量。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、设置燃气轮机、储能设备、光伏发电设备、风力发电机设备、需求侧响应热负荷和电动汽车充电站的输出功率约束条件，构建虚拟电厂的分布式能源资源模型；
B、设置虚拟电厂网络中电压幅值、电流和注入功率，得到虚拟电厂的网络约束条件，构建虚拟电厂网络潮流模型；
C、将储能设备、需求侧响应热负荷和电动汽车充电站定义为储能类设备，将燃气轮机、光伏发电设备和风力发电机设备定义为发电机类设备；定义所有的分布式发电能源资源的输出功率构成的决策变量向量，其中所有储能类设备的输出有功功率构成的决策变量为PE，所有的发电机类设备的输出有功功率构成的决策变量为PG，定义所有的分布式能源资源设备的无功功率构成的决策变量为Q；基于鲁棒优化方法，提取储能类和发电机类分布式资源的运行约束条件；
D、根据步骤A虚拟电厂的分布式能源资源模型中的参数、步骤B虚拟电厂网络潮流模型的参数以及步骤C储能类和发电机类分布式资源的运行约束条件，基于两阶段鲁棒优化算法，分别求解等效储能类设备和等效发电机类设备的约束参数；
E、基于步骤D的约束参数，获取虚拟电厂灵活性评估结果；
所述步骤E中，将虚拟电厂等效为一个等效储能类设备和一个等效发电机类设备，基于步骤D的结果，等效储能类设备和等效发电机类设备的灵活范围分别如式(88)和式(89)：
Figure FDA0003755506960000011
Figure FDA0003755506960000012
其中，矩阵AE是表示等效储能的输出功率上下界和储能能量上下界约束参数的常数矩阵；矩阵AG是表示等效发电机的输出功率上下界和爬坡上下界约束参数的常数矩阵；
Figure FDA0003755506960000021
表示由等效储能设备约束参数的主问题优化得到的结果；
Figure FDA0003755506960000022
表示由等效发电机约束参数的主问题优化得到的结果；PESS表示由各时刻等效储能类设备输出有功功率构成的向量；PGEN表示由各时刻等效发电机类设备输出有功功率构成的向量；
虚拟电厂的输出有功功率如式(90)：
PVPP＝PESS+PGEN (90)
PVPP表示由各时刻虚拟电厂输出有功功率构成的向量。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤A中燃气轮机的输出功率约束条件为：
Figure FDA0003755506960000023
Figure FDA0003755506960000024
Figure FDA0003755506960000025
其中，
Figure FDA0003755506960000026
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出有功功率；
Figure FDA0003755506960000027
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出无功功率；
Figure FDA0003755506960000028
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最大输出有功功率；
Figure FDA0003755506960000029
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最小输出有功功率；
Figure FDA00037555069600000210
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最大输出无功功率；
Figure FDA00037555069600000211
表示节点i处ψ相的燃气轮机的最小输出无功功率；
Figure FDA00037555069600000212
表示节点i处的燃气轮机在时刻t的输出有功功率；
燃气轮机的有功功率的爬坡约束条件如下：
Figure FDA0003755506960000031
其中，ri CHP表示节点i处的燃气轮机的爬坡参数，
Figure FDA0003755506960000032
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t-1的输出有功功率。
3.根据权利要求2所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤A中储能设备的输出功率约束条件为：
Figure FDA0003755506960000033
Figure FDA0003755506960000034
Figure FDA0003755506960000035
其中，
Figure FDA0003755506960000036
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净输出有功功率；
Figure FDA0003755506960000037
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净输出无功功率；
Figure FDA0003755506960000038
表示节点i处ψ相的储能设备放电有功功率最大值；
Figure FDA0003755506960000039
表示节点i处ψ相的储能设备充电有功功率最大值；
Figure FDA00037555069600000310
表示节点i处ψ相的储能设备的最大容量；
Figure FDA00037555069600000311
表示在t时刻节点i处的储能设备的净输出有功功率；
将式近似为如下线性化形式：
Figure FDA00037555069600000312
Figure FDA00037555069600000313
Figure FDA00037555069600000314
Figure FDA00037555069600000315
储能设备的能量约束条件为：
Figure FDA00037555069600000316
Figure FDA0003755506960000041
其中，
Figure FDA0003755506960000042
表示节点i处在时刻t的储能设备的能量；
Figure FDA0003755506960000043
表示节点i处在时刻t-1的储能设备的能量；
Figure FDA0003755506960000044
表示节点i处储能设备的最小能量；
Figure FDA0003755506960000045
表示节点i处储能设备的最大能量；
Figure FDA0003755506960000046
表示节点i处储能设备的自放电率；Δt表示两个决策时刻的时间间隔。
4.根据权利要求3所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤A中光伏发电设备的输出功率约束条件为：
Figure FDA0003755506960000047
Figure FDA0003755506960000048
Figure FDA0003755506960000049
其中，
Figure FDA00037555069600000410
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的输出有功功率；
Figure FDA00037555069600000411
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的输出无功功率；
Figure FDA00037555069600000412
表示节点i处ψ相的光伏发电型设备输出有功功率的最小值；
Figure FDA00037555069600000413
表示节点i处ψ相光伏发电型设备输出有功功率的最大值；
Figure FDA00037555069600000414
节点i处ψ相的光伏发电型设备容量最大值；
Figure FDA00037555069600000415
表示在节点i处的光伏发电设备在时刻t总的输出有功功率；
将式(15)近似为如下线性化形式：
Figure FDA00037555069600000416
Figure FDA00037555069600000417
Figure FDA00037555069600000418
Figure FDA00037555069600000419
5.根据权利要求4所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤A中风力发电机设备的输出功率约束条件为：
Figure FDA0003755506960000051
Figure FDA0003755506960000052
Figure FDA0003755506960000053
其中，
Figure FDA0003755506960000054
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的输出有功功率；
Figure FDA0003755506960000055
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的输出无功功率；
Figure FDA0003755506960000056
表示节点i处ψ相的风力发电机的输出有功功率的最小值；
Figure FDA0003755506960000057
表示节点i处ψ相风力发电机的输出有功功率的最大值；
Figure FDA0003755506960000058
节点i处ψ相的风力发电机的容量最大值；
Figure FDA0003755506960000059
表示在节点i处的风力发电机在时刻t总的输出有功功率；
将式近似为如下线性化形式：
Figure FDA00037555069600000510
Figure FDA00037555069600000511
Figure FDA00037555069600000512
Figure FDA00037555069600000513
6.根据权利要求5所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤A中需求侧响应热负荷的输出功率约束条件为：
Figure FDA00037555069600000514
Figure FDA00037555069600000515
Figure FDA00037555069600000516
其中，
Figure FDA0003755506960000061
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率；
Figure FDA0003755506960000062
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷无功功率；
Figure FDA0003755506960000063
表示节点i处需求侧响应热负荷的功率因数；
Figure FDA0003755506960000064
表示节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率最大值；
Figure FDA0003755506960000065
表示节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率最小值；
Figure FDA0003755506960000066
表示在节点i处的需求侧响应热负荷在时刻t总的输出有功功率；
热负荷设备的温度约束如下：
Figure FDA0003755506960000067
Figure FDA0003755506960000068
其中，
Figure FDA0003755506960000069
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的温度；
Figure FDA00037555069600000610
表示在t-1时刻节点i处需求侧响应热负荷的温度；
Figure FDA00037555069600000611
表示在t时刻节点i处需求侧响应热负荷的室外温度；
Figure FDA00037555069600000612
表示节点i处需求侧响应热负荷的热量耗散参数；
Figure FDA00037555069600000613
表示节点i处需求侧响应热负荷的电热转化参数；
Figure FDA00037555069600000614
表示在节点i处需求侧响应热负荷的温度下限；
Figure FDA00037555069600000615
表示节点i处需求侧响应热负荷的温度上限。
7.根据权利要求6所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤A中电动汽车充电站的输出功率约束条件为：
Figure FDA00037555069600000616
Figure FDA00037555069600000617
Figure FDA00037555069600000618
其中，
Figure FDA00037555069600000619
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率；
Figure FDA0003755506960000071
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的无功功率；
Figure FDA0003755506960000072
表示在节点i处电动汽车充电站的功率因数；
Figure FDA0003755506960000073
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率最大值；
Figure FDA0003755506960000074
表示节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率最小值；
Figure FDA0003755506960000075
表示在节点i处的电动汽车充电站在时刻t总的输出有功功率；
电动汽车充电站的能量约束为：
Figure FDA0003755506960000076
其中，
Figure FDA0003755506960000077
表示在t时刻节点i处电动汽车充电站的最大输出能量；
Figure FDA0003755506960000078
表示在t时刻节点i处电动汽车充电站的最小输出能量；Δt表示两个决策时刻的时间间隔。
8.根据权利要求7所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤B中虚拟电厂网络中各节点电压幅值、各支路电流和并网点注入有功、无功功率表示为：
V＝Cy+c (37)
iij＝Dy+d (38)
p0＝Gy+g (39)
q0＝Hy+h (40)
其中，V表示由各节点、各相电压的幅值所构成的向量；iij表示由各支路电流所构成的向量；p0表示虚拟电厂并网点处的注入有功功率；q0表示虚拟电厂并网点处的注入无功功率；矩阵C、D、G、H，向量c、d，常数g、h均为系统常数参数；y表示由注入功率向量构成的向量，即
Figure FDA0003755506960000081
其中，pY,pΔ,qY,qΔ分别表示Y型并网节点的注入有功功率构成的向量、△型并网节点的注入有功功率构成的向量、Y型并网节点的注入的无功功率构成的向量、△型并网节点的注入的无功功率节点构成的向量；
对于
Figure FDA0003755506960000082
ψ∈φY，各时刻各类型节点的注入功率向量可以计算为：
Figure FDA0003755506960000083
Figure FDA0003755506960000084
对于
Figure FDA0003755506960000085
ψ∈φΔ，各时刻各类型节点的注入功率向量可以计算为：
Figure FDA0003755506960000086
Figure FDA0003755506960000087
其中，
Figure FDA0003755506960000088
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出有功功率；
Figure FDA0003755506960000089
表示节点i处ψ相的燃气轮机在时刻t的输出无功功率；
Figure FDA00037555069600000810
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净有功输出功率；
Figure FDA00037555069600000811
表示在t时刻节点i处ψ相的储能设备的净无功输出功率；
Figure FDA00037555069600000812
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的有功输出功率；
Figure FDA00037555069600000813
表示在t时刻节点i处ψ相光伏发电型设备的无功输出功率；
Figure FDA00037555069600000814
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的有功输出功率；
Figure FDA00037555069600000815
表示在t时刻节点i处ψ相风力发电机的无功输出功率；
Figure FDA00037555069600000816
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷有功功率；
Figure FDA00037555069600000817
表示在t时刻节点i处ψ相需求侧响应热负荷无功功率；
Figure FDA00037555069600000818
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的有功功率；
Figure FDA0003755506960000091
表示在t时刻节点i处ψ相电动汽车充电站的无功功率；
Figure FDA0003755506960000092
表示时刻t节点i处ψ相的负荷有功功率；
Figure FDA0003755506960000093
表示时刻t节点i处ψ相的负荷无功功率；
Figure FDA0003755506960000094
表示时刻t节点i处ψ相Y型并网节点的注入有功功率；
Figure FDA0003755506960000095
表示时刻t节点i处ψ相Y型并网节点的注入无功功率；
Figure FDA0003755506960000096
表示时刻t节点i处ψ相△型并网节点的注入有功功率；
Figure FDA0003755506960000097
表示时刻t节点i处ψ相△型并网节点的注入无功功率；NY表示由Y型并网节点序号所构成的集合；NΔ由△型并网节点序号所构成的集合；φY表示由Y型并网节点的相所构成的集合；φΔ表示由△型并网节点的相所构成的集合。
9.根据权利要求8所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述虚拟电厂的网络约束条件为：
Figure FDA0003755506960000098
Figure FDA0003755506960000099
其中，V表示由各相各节点电压最小值所构成的向量；
Figure FDA00037555069600000910
表示由各相各节点电压最大值所构成的向量；
Figure FDA00037555069600000911
表示由各支路电流最大值所构成的向量。
10.根据权利要求9所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤C中，由式(1)-(5)、(7)-(14)、(16)-(21)、(23)-(38)和(45)-(46)所构成的约束条件表示为：
Figure FDA00037555069600000912
其中，矩阵M和向量n是基于所述约束条件整理的常数约束参数。
11.根据权利要求10所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
将PG视为鲁棒优化中的随机参数，将式(47)中的参数写成分块矩阵形式：
Figure FDA0003755506960000101
其中，MG0、
Figure FDA0003755506960000102
是矩阵M中对应的分块；
Figure FDA0003755506960000103
是向量n中相对应的分块；
提取式(48)中参数PG之间的约束关系和变量PE、Q与参数PG之间的约束关系，分别表示为：
Figure FDA0003755506960000104
Figure FDA0003755506960000105
求解鲁棒优化问题：对于任意满足约束条件
Figure FDA0003755506960000106
的PG，使得式(50)的约束条件恒成立，等价于求解式(51)中的优化问题：
Figure FDA0003755506960000107
其中，运算符(·)i表示矩阵或向量的第i行元素；
得到储能类分布式资源的运行约束条件为：
EExE≤fE (52)
其中，矩阵EE和向量fE是求解式(51)中鲁棒优化问题所获得的参数；xE为等效储能的决策变量；即：
Figure FDA0003755506960000108
Figure FDA0003755506960000111
Figure FDA0003755506960000112
12.根据权利要求10所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
将PE视为鲁棒优化中的随机参数，将式(47)中参数写成分块矩阵形式：
Figure FDA0003755506960000113
其中，ME0、
Figure FDA0003755506960000114
是矩阵M中对应的分块；
Figure FDA0003755506960000115
是向量n中相对应的分块；
提取式(47)中参数PE之间的约束关系和变量PG、Q与参数PG之间的约束关系表示为：
Figure FDA0003755506960000116
Figure FDA0003755506960000117
求解鲁棒优化问题：对于任意满足约束条件
Figure FDA0003755506960000118
的PE，使得式(58)的约束条件恒成立；等价于求解式(59)中的优化问题：
Figure FDA0003755506960000119
得到发电机类分布式资源的运行约束条件为：
EGxG≤fG (60)
其中，矩阵EG和向量fG是求解式(59)中鲁棒优化问题所获得的参数；xG为等效发电机的决策变量；即：
Figure FDA00037555069600001110
Figure FDA0003755506960000121
Figure FDA0003755506960000122
13.根据权利要求1所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤D中等效储能类设备约束参数分为主问题和子问题进行求解，
所述主问题表现为：
Figure FDA0003755506960000123
Figure FDA0003755506960000124
Figure FDA0003755506960000125
Figure FDA0003755506960000126
其中，矩阵AE是表示等效储能的输出功率上下界和储能能量上下界约束参数的常数矩阵；向量bE表示灵活性可行域多面体各个高维超平面的截距；向量uE是表示灵活性可行域平行面的距离之和的常数矩阵；K表示总的场景数量；
Figure FDA0003755506960000127
表示第k个场景中等效储能类设备的有功输出功率轨迹；zk表示第k个场景由0/1决策变量构成的向量；nz表示zk的维数；M表示一个很大的常数，其值一般可以取为1×106；
所述子问题表现为：
Figure FDA0003755506960000128
Figure FDA0003755506960000129
ξ＝CExE+dE (70)
EExE≤fE (71)
其中，
Figure FDA00037555069600001210
表示由主问题优化得到的结果；矩阵CE向量dE是表示等效储能类设备的决策变量xE与有功功率输出轨迹ξ之间关系的常数矩阵；矩阵EE和向量fE是求解式(51)中鲁棒优化问题所获得的参数；
为便于求解，先后利用对偶和KKT条件，将子问题转化为式(72)中的混合整数规划问题：
Figure FDA0003755506960000131
其中，s表示由0/1决策变量构成的向量；ns表示s的维数；ω表示约束(69)的对偶变量；π表示约束(70)的对偶变量；λ表示约束(71)的对偶变量。
14.根据权利要求13所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，所述等效储能设备的约束参数求解算法流程为：
a、初始化：令K＝0；
b、求解主问题，得到最优解
Figure FDA0003755506960000132
c、基于最优解
Figure FDA0003755506960000133
求解子问题的等价问题，得到最优解
Figure FDA0003755506960000134
目标函数值
Figure FDA0003755506960000135
d、如果
Figure FDA0003755506960000136
算法终止，
Figure FDA0003755506960000137
为最终求解结果；否则将下列约束条件添加至主问题中，并令K←K+1，回到步骤b；
Figure FDA0003755506960000138
Figure FDA0003755506960000139
Figure FDA00037555069600001310
Figure FDA0003755506960000141
表示添加至第K+1次迭代的主问题中的常数向量，其值为上次迭代的最优解；ZK+1表示第K+1次迭代过程中由0/1决策向量构成的变量。
15.根据权利要求1所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，
所述步骤D中等效发电机约束参数分为主问题和子问题进行求解，
所述主问题表现为如下形式：
Figure FDA0003755506960000142
Figure FDA0003755506960000143
Figure FDA0003755506960000144
Figure FDA0003755506960000145
其中，矩阵AG是表示等效发电机的输出功率上下界和爬坡上下界约束参数的常数矩阵；向量bG表示灵活性可行域多面体各个高维超平面的截距；向量uG是表示灵活性可行域平行面的距离之和的常数矩阵；K表示总的场景数量；
Figure FDA0003755506960000146
表示添加至第K+1次迭代的主问题中的常数向量，其值为上次迭代的最优解；zk表示第k个场景由0/1决策变量构成的向量；nz表示zk的维数；M表示一个很大的常数，其值一般可以取为1×106；
所述子问题表示为如下形式：
Figure FDA0003755506960000147
Figure FDA0003755506960000148
ξ＝CGxG+dG (82)
EGxG≤fG (83)
其中，
Figure FDA0003755506960000151
表示由主问题优化得到的结果；矩阵CG向量dG是表示等效发电机的决策变量xG与有功功率输出轨迹ξ之间关系的常数矩阵；矩阵EG和向量fG是求解式(59)中鲁棒优化问题所获得的参数；
为便于求解，先后利用对偶和KKT条件，将子问题转化为式(84)所示的混合整数规划问题：
Figure FDA0003755506960000152
其中，s表示由0/1决策变量构成的向量；ns表示s的维数；ω表示约束(81)的对偶变量；π表示约束(82)的对偶变量；λ表示约束(83)的对偶变量。
16.根据权利要求15所述的一种虚拟电厂动态灵活性评估方法，其特征在于，所述等效发电机设备的约束参数求解算法流程如下：
a、初始化：令K＝0；
b、求解主问题，得到最优解
Figure FDA0003755506960000153
c、基于最优解
Figure FDA0003755506960000154
求解子问题的等价问题，得到最优解
Figure FDA0003755506960000155
目标函数值
Figure FDA0003755506960000156
d、如果
Figure FDA0003755506960000157
算法终止，
Figure FDA0003755506960000158
为最终求解结果；否则将下列约束条件添加至主问题中，并令K←K+1，回到步骤b；
Figure FDA0003755506960000159
Figure FDA0003755506960000161
Figure FDA0003755506960000162
Figure FDA0003755506960000163
表示添加至第K+1次迭代的主问题中的常数向量，其值为上次迭代的最优解；ZK+1表示第K+1次迭代过程中由0/1决策向量构成的变量。
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