CN114066067A - 考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法、系统及存储介质 - Google Patents

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CN114066067A CN202111370424.3A CN202111370424A CN114066067A CN 114066067 A CN114066067 A CN 114066067A CN 202111370424 A CN202111370424 A CN 202111370424A CN 114066067 A CN114066067 A CN 114066067A
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Abstract

一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法、系统及存储介质，方法包括建立虚拟电厂分级结算框架，虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架和虚拟电厂内部聚合资源的结算框架；建立虚拟电厂结算依据，虚拟电厂结算依据包括分布式电源的结算依据和可调节负荷的结算依据；按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。本发明考虑内部资源的贡献度进行虚拟电厂的分级结算，增强虚拟电厂的有效互动，实现对内部资源的整合利用，提高虚拟电厂的资源利用率。

Description

考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法、系统及存储介质
技术领域
本发明属于电力市场调度交易技术领域，具体涉及一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法、系统及存储介质。
背景技术
在“双碳”目标下，电力系统中新能源占比不断提升，要求针对新能源的波动性及不可预测性，充分挖掘系统调节能力。与此同时，随着信息技术的蓬勃发展，推动电网向能源互联网升级，大量低容量分布式能源在能源互联网中广泛接入，给电网安全运营带来巨大挑战。
虚拟电厂用于实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行。虚拟电厂一方面在新能源发电占比不断提高的情况下可以提升和丰富系统调控能力，另一方面作为分布式能源的典型管理方式，可通过优化聚合等方式提升分布式能源的整体管控能力，提高分布式能源参与电力市场的整体经济性和竞争力。近年来，随着电力体制改革的不断推进，电力市场建设不断取得新突破，包括中长期交易、现货市场、辅助服务市场的完整电力市场体系正在逐步形成和不断完善，市场在资源配置中的决定性作用将日益凸显。区别于计划、强制性指令方式，虚拟电厂通过市场化方式参与系统调节，更能挖掘虚拟电厂资源配置的潜力。我国市场建设已经取得初步成效，市场交易品种也逐步丰富和完善，但面对虚拟电厂等新兴主体参与市场，多级市场运营机构和虚拟电厂之间进行市场组织、交易、系统调控之间的协调亟需解决。
目前已有的绿证交易机制激励了虚拟电厂的生产积极性，促进了虚拟电厂更加充分地利用资源，极大地优化了虚拟电厂之间的资源配置；碳交易机制降低了虚拟电厂的碳排量，节省了所需碳排放成本，另外，现有技术针对碳排放价格对虚拟电厂的运行成本、碳排放成本和总体收益进行了大量研究，政府补贴会影响虚拟电厂内部资源申报电量的积极性，影响虚拟电厂的长期发展。已有研究大多都是考虑虚拟电厂的成本构成，或者内部资源的特性，或者是清洁能源的消纳程度，而较少考虑到虚拟电厂内部本身的结算盈利分配方案。但是，虚拟电厂对外可作为一个整体参与电力中长期市场、现货市场、辅助服务市场以及需求响应市场等，对内考虑分布式电源、储能、可调节负荷等内部资源的物理特性和经济特性，优化协调其发用电曲线，基于价值贡献进行利益的分配和传导，目前针对虚拟电厂结算的全流程体系以及虚拟电厂的结算盈利分配方法的研究较少涉及。
因此虚拟电厂在可盈利的情况下，如何设计商业模式去兑现盈利空间，涉及到“对外”如何参与市场、“对内”吸引聚合灵活资源，目前还没有成熟有效的虚拟电厂结算方案。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法、系统及存储介质，考虑虚拟电厂资源层中分散资源的贡献度，进行虚拟电厂层的分级结算，增强虚拟电厂的有效互动，实现对虚拟电厂内部资源的整合利用，提高虚拟电厂的资源利用率。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
第一方面，提出一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，包括以下步骤：
建立虚拟电厂分级结算框架；
建立虚拟电厂结算依据；
按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；
在虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果以及虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。
作为本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法的一种优选方案，在所述建立虚拟电厂分级结算框架的步骤中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括调度交易层、虚拟电厂层以及资源层；所述虚拟电厂层作为中间层分别与调度交易层和资源层连接，其中，所述虚拟电厂层通过调度交易层与电网公司进行结算，输出结算数据；以及所述虚拟电厂层对下和资源层进行数据交互，采集资源执行功率后发布资源结算信息与其所辖用户进行结算。
进一步的，在所述建立虚拟电厂分级结算框架的步骤中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架，所述虚拟电厂与电网公司的结算框架为虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架，虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架具体结构如下：
在所述调度交易层上，电力调度中心发布需求至交易中心，交易中心通过调度交易层向虚拟电厂层发布开市信息数据，虚拟电厂层申报响应量后向上层调度交易层传递数据，经由交易平台出清，交易平台将出清结果发送至电力调度中心参与电力调度；所述的虚拟电厂层根据电力调度中心下发的调度指令调整充放电曲线，计量统计执行情况并且上报执行功率至电力调度中心，电力调度中心生成调度指令并同步至交易平台，交易平台获取批发市场结算结果数据，将批发市场结算的结果传递至虚拟电厂层和电网公司。
进一步的，在所述建立虚拟电厂分级结算框架的步骤中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂内部聚合资源的结算框架，所述虚拟电厂内部聚合资源的结算框架为虚拟电厂层与资源层之间的结算框架，虚拟电厂层与资源层之间的结算框架具体结构如下：
在所述资源层上，虚拟电厂层将市场需求信息下发至资源层的分散资源，分散资源上报调节能力相关数据，虚拟电厂层整合分散资源申报数据后经由调度交易层的交易平台进行批发市场报价，并将批发市场中标结果分解至分散资源，分散资源对应执行充放电曲线调整，分散资源根据充放电曲线和调整曲线进行发用电控制，发用电执行后，分散资源将数据进行上报，虚拟电厂层进行二级结算并将结算结果下发至分散资源。
作为本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法的一种优选方案，在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果的步骤中，所述的调峰场景为虚拟电厂层在t-n时刻到t时刻进行调峰，在t-n时刻接受t时刻的调峰命令，在t-n时刻与t时刻之间的某一时刻，虚拟电厂层对资源层内部的分散资源上报的充放电曲线进行调整，将每一时刻资源层内部分散资源的基线进行叠加，得出虚拟电厂层基线，将资源的实际出力数据进行叠加，得出虚拟电厂层的实际出力曲线。
进一步的，所述结合虚拟电厂层的结算贡献度进行分级结算指调峰结束后，虚拟电厂层根据调度交易层中的交易平台输出的外部批发市场结算结果，对资源层内部的分散资源通过结算依据进行结算，计算内部每种资源的贡献度，对每种资源按比例进行结算。
作为本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法的一种优选方案，在所述建立虚拟电厂结算依据的步骤中，所建立的虚拟电厂结算依据包括分布式电源的结算依据和可调节负荷的结算依据；其中，所述分布式电源的结算依据的计算表达式如下：
Figure BDA0003362173420000041
所述可调节负荷的结算依据的计算表达式如下：
Figure BDA0003362173420000042
式中，Sp表示分布式电源整体的结算值；Sf表示可调节负荷整体的结算值；
Rt为t时刻出清价格，It为t时刻激励系数；
在t时刻，实际响应率表示为：
ηt＝Xt/Yt×100％
用户实际响应量表示为：
Xt＝|Lt-Bt|
其中：ηt为t时刻实际响应率；Xt为t时刻用户实际响应量；Yt为t时刻申报响应容量；
Lt为t时刻用户响应时段内平均功率；Bt为t时刻基线平均功率。
进一步的，所述的t时刻激励系数的计算表达式为：
It＝促进新能源消纳贡献度or降低用户综合成本贡献度；
所述的激励系数根据源荷分为促进新能源消纳贡献度或降低用户综合成本贡献度，促进新能源消纳贡献度和降低用户综合成本贡献度通过边际贡献加权平均的方法计算。
更进一步的，在所述获取虚拟电厂结算贡献度的步骤中，在t时刻，所述的虚拟电厂结算贡献度通过以下计算表达式进行获取：
Figure BDA0003362173420000051
其中：
Figure BDA0003362173420000052
为资源S在所有时段的总响应量；
Figure BDA0003362173420000053
为实际需求响应量。
第二方面，提出一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，包括：
分级结算框架建立模块，用于建立虚拟电厂分级结算框架；
结算依据建立模块，用于建立虚拟电厂结算依据；
结算贡献度获取模块，用于按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；
分级结算模块，用于在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。
作为本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统的一种优选方案，所述的分级结算框架建立模块所建立的虚拟电厂分级结算框架包括调度交易层、虚拟电厂层以及资源层；所述虚拟电厂层作为中间层分别与调度交易层和资源层连接，其中，所述虚拟电厂层通过调度交易层与电网公司进行结算，输出结算数据；以及所述虚拟电厂层对下和资源层进行数据交互，采集资源执行功率后发布资源结算信息与其所辖用户进行结算。
进一步的，所述的分级结算框架建立模块所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架，所述虚拟电厂与电网公司的结算框架为虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架，所述虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架具体结构如下：
在所述调度交易层上，电力调度中心发布需求至交易中心，交易中心通过调度交易层向虚拟电厂层发布开市信息数据，虚拟电厂层申报响应量后向上层调度交易层传递数据，经由交易平台出清，交易平台将出清结果发送至电力调度中心参与电力调度；所述的虚拟电厂层根据电力调度中心下发的调度指令调整充放电曲线，计量统计执行情况并且上报执行功率至电力调度中心，电力调度中心生成调度指令并同步至交易平台，交易平台获取批发市场结算结果数据，将批发市场结算的结果传递至虚拟电厂层和电网公司。
进一步的，所述的分级结算框架建立模块所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂内部聚合资源的结算框架，所述虚拟电厂内部聚合资源的结算框架为虚拟电厂层与资源层之间的结算框架，所述虚拟电厂层与资源层之间的结算框架具体结构如下：
在所述资源层上，虚拟电厂层将市场需求信息下发至资源层的分散资源，分散资源上报调节能力相关数据，虚拟电厂层整合分散资源申报数据后经由调度交易层的交易平台进行批发市场报价，并将批发市场中标结果分解至分散资源，分散资源对应执行充放电曲线调整，分散资源根据充放电曲线和调整曲线进行发用电控制，发用电执行后，分散资源将数据进行上报，虚拟电厂层进行二级结算并将结算结果下发至分散资源。
作为本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统的一种优选方案，所述的分级结算模块在得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果时，所述的调峰场景为虚拟电厂层在t-n时刻到t时刻进行调峰，在t-n时刻接受t时刻的调峰命令，在t-n时刻与t时刻之间的某一时刻，虚拟电厂层对资源层内部的分散资源上报的充放电曲线进行调整，将每一时刻资源层内部分散资源的基线进行叠加，得出虚拟电厂层基线，将资源的实际出力数据进行叠加，得出虚拟电厂层的实际出力曲线。
更进一步的，所述的分级结算模块结合虚拟电厂层的结算贡献度进行分级结算指调峰结束后，虚拟电厂层根据调度交易层中的交易平台输出的外部批发市场结算结果，对资源层内部的分散资源通过结算依据进行结算，计算内部每种资源的贡献度，对每种资源按比例进行结算。
作为本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统的一种优选方案，所述的结算依据建立模块包括分布式电源的结算依据计算模块和可调节负荷的结算依据计算模块；
分布式电源的结算依据计算模块采用的计算表达式如下：
Figure BDA0003362173420000071
可调节负荷的结算依据计算模块采用的计算表达式如下：
Figure BDA0003362173420000072
式中，Sp表示分布式电源整体的结算值；Sf表示可调节负荷整体的结算值；
Rt为t时刻出清价格，It为t时刻激励系数；
在t时刻，实际响应率表示为：
ηt＝Xt/Yt×100％
用户实际响应量表示为：
Xt＝|Lt-Bt|
其中：ηt为t时刻实际响应率；Xt为t时刻用户实际响应量；Yt为t时刻申报响应容量；
Lt为t时刻用户响应时段内平均功率；Bt为t时刻基线平均功率。
进一步的，所述的t时刻激励系数的计算表达式为：
It＝促进新能源消纳贡献度or降低用户综合成本贡献度；
所述的激励系数根据源荷分为促进新能源消纳贡献度或降低用户综合成本贡献度，促进新能源消纳贡献度和降低用户综合成本贡献度通过边际贡献加权平均的方法计算。
更进一步的，所述的虚拟电厂结算贡献度获取模块采用如下的计算表达式获取t时刻虚拟电厂层的结算贡献度：
Figure BDA0003362173420000081
其中：
Figure BDA0003362173420000082
为资源S在所有时段的总响应量；
Figure BDA0003362173420000083
为实际需求响应量。
第三方面，提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法。
相较于现有技术，本发明第一方面至少具有如下的有益效果：
通过建立虚拟电厂分级结算框架，有利于明确虚拟电厂与电网公司和虚拟电厂内部聚合资源之间的联动关系以及内部资源参与虚拟电厂响应时的影响因素。通过建立虚拟电厂的结算依据，有利于明确虚拟电厂结算时内部分布式电源与可调节负荷的结算量，提高虚拟电厂内部的管理能力，简化结算流程。通过获取虚拟电厂结算贡献度，有利于明确虚拟电厂内部各个资源参与响应的贡献程度，从而优化虚拟电厂下一次的资源选取。本发明提出的是一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，在虚拟电厂参与调峰场景下进行应用分析，有利于验证虚拟电厂分级结算方法的可行性与有效性，有利于虚拟电厂与电网公司的有效互动，对内部资源的整合利用，提高虚拟电厂资源利用率，具有很好的推广与实施前景。
可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1考虑贡献度的虚拟电厂分级结算框架图；
图2为本发明实施例1虚拟电厂层与调度交易层的数据传递流程图；
图3为本发明实施例1虚拟电厂层与资源层分散资源的数据传递流程图；
图4为本发明实施例1虚拟电厂层参与调峰场景示意图；
图5为本发明实施例2虚拟电厂层内部资源基线图；
图6为本发明实施例2资源层分散资源的调度数据计划图；
图7为本发明实施例2资源层分散资源的实际响应数据结果图；
图8为本发明实施例3虚拟电厂分级结算系统结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请的实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
本发明提出的一种虚拟电厂分级结算方法，包括以下步骤：
步骤1、建立虚拟电厂分级结算框架；
步骤2、建立虚拟电厂结算依据；
步骤3、按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；
步骤4、在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。
请参阅图1，在本发明的步骤1中，将虚拟电厂分级结算框架分为三层，分别为调度交易层、虚拟电厂层以及资源层，虚拟电厂层作为中间层，对上和调度交易层通过交易平台与电网公司进行结算，输出结算数据，对下和资源层进行数据交互，采集资源执行功率后发布资源结算信息与其所辖用户进行结算。在步骤1中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架以及虚拟电厂内部聚合资源的结算框架，所述虚拟电厂与电网公司的结算框架为虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架，所述虚拟电厂内部聚合资源的结算框架为虚拟电厂层与资源层之间的结算框架。
1.1调度交易层与虚拟电厂的结算框架
在调度交易层上，电力调度中心发布需求至交易中心，交易中心通过调度交易层向虚拟电厂层发布开市信息数据，虚拟电厂层申报响应量后向上层调度交易层传递数据，经由交易平台出清，交易平台将出清结果发送至电力调度中心参与电力调度；所述的虚拟电厂层根据电力调度中心下发的调度指令调整充放电曲线，计量统计执行情况并且上报执行功率至电力调度中心，电力调度中心生成调度指令并同步至交易平台，交易平台获取批发市场结算结果数据，将批发市场结算的结果传递至虚拟电厂层和电网公司，具体的结算流程可以参阅图2给出的示意。
1.2虚拟电厂与聚合资源层的结算框架
在资源层上，虚拟电厂层将市场需求信息下发至资源层的分散资源，分散资源上报调节能力相关数据，虚拟电厂层整合分散资源申报数据后经由调度交易层的交易平台进行批发市场报价，并将批发市场中标结果分解至分散资源，分散资源对应执行充放电曲线调整，根据充放电曲线和调整曲线进行发用电控制，发用电执行后，分散资源将数据进行上报，虚拟电厂层进行二级结算并将结算结果下发至分散资源，具体的结算流程图可以参阅图3给出的示意。
本发明的步骤2按照如下方式建立虚拟电厂结算依据，所建立的虚拟电厂结算依据包括分布式电源的结算依据和可调节负荷的结算依据：
2.1分布式电源的结算依据
在t时刻，实际响应率可表示为：
ηt＝Xt/Yt×100％
用户实际响应量可表示为：
Xt＝|Lt-Bt|
激励系数可表示为：
It＝促进新能源消纳贡献度or降低用户综合成本贡献度
其中：ηt为t时刻实际响应率；Xt为t时刻用户实际响应量；Yt为t时刻申报响应容量；Lt为t时刻用户响应时段内平均功率；Bt为t时刻基线平均功率；
It为t时刻激励系数，激励系数根据源荷分为促进新能源消纳贡献度和降低用户综合成本贡献度，通过边际贡献加权平均的方法计算。
建立分布式电源的结算依据如下式：
Figure BDA0003362173420000121
其中：Rt为t时刻出清价格。
2.2可调节负荷的结算依据
建立可调节负荷的结算依据如下式：
Figure BDA0003362173420000122
其中：Rt为t时刻出清价格。
在本发明的实施例中，贡献度是指虚拟电厂内部各个资源参与电力市场的容量比例。本发明的步骤3按照如下方式获取虚拟电厂结算贡献度：
按照资源S在所有时段的总响应量与其实际响应量的比值，计算虚拟电厂结算贡献度指标。在t时刻，资源S的结算贡献度可以表示为：
Figure BDA0003362173420000123
其中：
Figure BDA0003362173420000124
为资源S在所有时段的总响应量；
Figure BDA0003362173420000125
为实际需求响应量。
本发明的步骤4中提出考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，并在虚拟电厂参与调峰的场景下进行应用分析。在本发明的实施例中，分级结算是指根据资源层内部各分散资源申报容量，在经由调度交易层中的交易平台进行出清后，交易平台输出外部出清结果与虚拟电厂层进行利益分配，资源层根据实际出清结果按照制定的分布式电源和可调节负荷的结算依据进行结算。
4.1调峰场景
参见图4，虚拟电厂层在t-n时刻到t时刻进行调峰，在t-n时刻接受t时刻的调峰命令，在t-n时刻与t时刻之间的某一时刻，虚拟电厂层对资源层内部的分散资源上报的充放电曲线进行调整，将每一时刻资源层内部的分散资源的基线进行叠加，得出虚拟电厂层基线，将资源的实际出力数据进行叠加，得出虚拟电厂层的实际出力曲线。
4.2考虑贡献度的结算方法
调峰结束后，虚拟电厂层根据调度交易层中的交易平台输出的外部批发市场结算结果，对资源层内部的分散资源通过结算依据进行结算，计算内部每种资源的贡献度，对每种资源按比例进行结算。
4.3调峰场景下，虚拟电厂分级结算结果分析
在调峰场景下研究分析虚拟电厂层与调度交易层和聚合资源层的结算结果，为后续开展虚拟电厂典型场景结算作出参考。
实施例2
本实施例假设1个VPP参与调峰，其分散资源中聚合的内部资源为2个可控电源，3个可调节负荷。假设可调节能力为当日基线的20％。参与调峰当日的VPP内部资源基线如图5所示。假设当日调峰需求发生在18-20h，调峰需求为60MW。VPP内部资源调度数据计划如图6所示。
其中，18-20h时的荷1、2、3为调峰需求时段，VPP内部资源削减后的负荷。每个负荷资源削减20MW，共60MW，此时VPP达到调峰需求；9-11h时的荷1、2、3为VPP内部资源在调峰时段削减后发生反弹的负荷，每个负荷资源反弹20MW，增加了该时段的负荷；9-11h的源1、2为VPP内部资源为减小反弹负荷影响，可控电源的出力，每个可控电源增加30MW出力，在VPP内部平衡反弹负荷。
假设该场景中电网公司对VPP的出清价格为1600yuan/MWh。VPP对内部可控电源的出清价格为800yuan/MWh，对内部可调负荷的出清价格为750yuan/MWh。
第一种情况，若所有资源完全按照计划响应，则实际响应率ηt为100％。t时刻用户实际响应量Xt为180MW。
结合分布式电源和可调节负荷的结算依据，电网公司对VPP的结算以及VPP对内部所有参与调峰的可控电源、可控负荷的结算具体如下：
电网公司对VPP的结算为180×1600＝2988000yuan
VPP对内部所有参与调峰的可控电源的结算为180×800＝144000yuan
VPP对内部所有参与调峰的可调负荷的结算为180×750＝135000yuan
考虑到VPP内部可控电源和可调节负荷的贡献度不同，对应每种资源的贡献度，具体的利益分配如表1所示。
表1
VPP内部资源 贡献度 结算费用(yuan)
源1 50％ 72000
源2 50％ 72000
荷1 33.3％ 45000
荷2 33.3％ 45000
荷3 33.3％ 45000
第二种情况，若VPP资源层内部分散资源的实际响应数据结果与调度数据计划发生偏差，VPP内部资源的实际响应如图7所示。
其中，荷1与荷2在19h和20h多响应10MW，此时实际响应30MW；10-11h时荷1与荷2相应反弹负荷；10-11h时源1为应对反弹负荷多响应20MW，实际响应50MW。
此时用户实际平均响应量为220MW，申报响应容量为180MW，结合实际响应率的范围和激励系数，电网公司对VPP的结算以及VPP结算模块对内部所有参与调峰的可控电源、可控负荷的结算具体如下：
VPP的实际响应率为220/180×100％＝122％，激励系数为800yuan/MWh。电网公司对VPP的结算为：
180×1.2×1600+(220-180×1.2)×1600×800＝5465600yuan
VPP对内部参与调峰的可控电源实际响应率为220/180×100％＝122％，激励系数为400yuan/MWh。VPP对内部所有参与调峰的可控电源的结算为：
180×1.2×800+(220-180×1.1)×800×400＝7212800yuan
VPP对内部参与调峰的可调负荷实际响应率为220/180×100％＝122％，激励系数为350yuan/MWh。VPP对内部所有参与调峰的可调负荷的结算为：
180×1.2×750+(220-180×1.2)×750×350＝1212000yuan
考虑到VPP内部可控电源和可调节负荷的贡献度不同，对应每种资源的贡献度，具体的利益分配如表2所示。
表2
VPP内部资源 贡献度 结算费用(yuan)
源1 59％ 4255552
源2 41％ 2957248
荷1 36％ 436320
荷2 36％ 436320
荷3 28％ 339360
本发明考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，通过建立虚拟电厂分级结算框架，提出电网公司与虚拟电厂的结算以及虚拟电厂与内部聚合资源的结算，在此基础上，建立虚拟电厂结算依据，建立虚拟电厂结算贡献度指标，提出考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，实现虚拟电厂参与调峰场景下的应用分析。验证例基于VPP资源层分散资源实际响应容量与计划响应容量的不同，分别计算电网公司对VPP以及VPP对内部聚合资源的实际响应率、结算依据、贡献度以及结算费用，分析应用考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法。
本发明建立虚拟电厂分级结算框架，有利于明确虚拟电厂与电网公司和虚拟电厂内部聚合资源之间的联动关系以及内部资源参与虚拟电厂响应时的影响因素；通过建立虚拟电厂内部分布式电源和可调节负荷的结算依据，有利于明确虚拟电厂结算时内部分布式电源与可调节负荷的结算量，提高虚拟电厂内部的管理能力，简化结算流程；通过获取虚拟电厂结算贡献度，有利于明确虚拟电厂内部各个资源参与响应的贡献程度，从而优化虚拟电厂下一次的资源选取。本发明在虚拟电厂参与调峰场景下进行应用分析，有利于验证虚拟电厂分级结算系统的可行性与有效性，有利于虚拟电厂与电网公司的有效互动，对内部资源的整合利用，提高虚拟电厂资源利用率，有利于此分级结算系统的推广与实施。
综上，本发明所提出的一种虚拟电厂分级结算方法考虑聚合资源的贡献度比例，通过贡献度衡量资源的利益分配数，可有效解决虚拟电厂内部资源分级结算模糊的问题。
实施例3
参见图8，本发明的实施例给出一种虚拟电厂分级结算系统，包括：
分级结算框架建立模块1，用于建立虚拟电厂分级结算框架，所述的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架和虚拟电厂内部聚合资源的结算框架；
结算依据建立模块2，用于建立虚拟电厂结算依据，所述的虚拟电厂结算依据包括分布式电源的结算依据和可调节负荷的结算依据；
结算贡献度获取模块3，用于按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；
分级结算模块4，用于在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。
更进一步的，分级结算框架建立模块1建立出的虚拟电厂分级结算框架包括调度交易层、虚拟电厂层以及资源层，虚拟电厂层作为中间层，对上和调度交易层通过交易平台与电网公司进行结算，输出结算数据，对下和资源层进行数据交互，采集资源执行功率后发布资源结算信息与其所辖用户进行结算；所述虚拟电厂与电网公司的结算框架为虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架；所述虚拟电厂内部聚合资源的结算框架为虚拟电厂层与资源层之间的结算框架。在所述的调度交易层上，电力调度中心发布需求至交易中心，交易中心通过调度交易层向虚拟电厂层发布开市信息数据，虚拟电厂层申报响应量后向上层调度交易层传递数据，经由交易平台出清，交易平台将出清结果发送至电力调度中心参与电力调度；所述的虚拟电厂层根据电力调度中心下发的调度指令调整充放电曲线，计量统计执行情况并且上报执行功率至电力调度中心，电力调度中心生成调度指令并同步至交易平台，交易平台获取批发市场结算结果数据，将批发市场结算的结果传递至虚拟电厂层和电网公司。在所述的资源层上，虚拟电厂层将市场需求信息下发至资源层的分散资源，分散资源上报调节能力相关数据，虚拟电厂层整合分散资源申报数据后经由调度交易层的交易平台进行批发市场报价，并将批发市场中标结果分解至分散资源，分散资源对应执行充放电曲线调整，根据充放电曲线和调整曲线进行发用电控制，发用电执行后，分散资源将数据进行上报，虚拟电厂层进行二级结算并将结算结果下发至分散资源。
更进一步的，结算依据建立模块2结算依据建立模块包括分布式电源的结算依据计算模块和可调节负荷的结算依据计算模块；
分布式电源的结算依据计算模块采用的计算表达式如下：
Figure BDA0003362173420000171
可调节负荷的结算依据计算模块采用的计算表达式如下：
Figure BDA0003362173420000181
式中，Rt为t时刻出清价格，It为t时刻激励系数；
这里的Sp是指最后电网公司对VPP内部整体分布式电源参与调峰调频等场景时的总结算值，相应的Sf是电网公司对VPP内部整体可调节负荷参与调峰调频等场景时的总结算值。
在t时刻，实际响应率表示为：
ηt＝Xt/Yt×100％
用户实际响应量表示为：
Xt＝|Lt-Bt|
其中：ηt为t时刻实际响应率；Xt为t时刻用户实际响应量；Yt为t时刻申报响应容量；
Lt为t时刻用户响应时段内平均功率；Bt为t时刻基线平均功率。
更进一步的，所述的t时刻激励系数的计算表达式为：
It＝促进新能源消纳贡献度or降低用户综合成本贡献度；
所述的激励系数根据源荷分为促进新能源消纳贡献度或降低用户综合成本贡献度，促进新能源消纳贡献度和降低用户综合成本贡献度通过边际贡献加权平均的方法计算。
虚拟电厂结算贡献度获取模块采用如下计算表达式获取t时刻虚拟电厂层的结算贡献度：
Figure BDA0003362173420000182
其中：
Figure BDA0003362173420000183
为资源S在所有时段的总响应量；
Figure BDA0003362173420000184
为实际需求响应量。
更进一步的，所述的调峰场景为虚拟电厂层在t-n时刻到t时刻进行调峰，在t-n时刻接受t时刻的调峰命令，在t-n时刻与t时刻之间的某一时刻，虚拟电厂层对资源层内部的分散资源上报的充放电曲线进行调整，将每一时刻资源层内部的分散资源的基线进行叠加，得出虚拟电厂层基线，将资源的实际出力数据进行叠加，得出虚拟电厂层的实际出力曲线。分级结算模块4结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算指调峰结束后，虚拟电厂层根据调度交易层中的交易平台输出的外部批发市场结算结果，对资源层内部的分散资源通过结算依据进行结算，计算内部每种资源的贡献度，对每种资源按比例进行结算。
实施例4
本发明的另一实施例，提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法。
所述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。为了便于说明，以上内容仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该计算机可读存储介质是非暂时性的，可以存储在各种电子设备形成的存储装置当中，能够实现本发明实施例方法记载的执行过程。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (19)

1.一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立虚拟电厂分级结算框架；
建立虚拟电厂结算依据；
按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；
在虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果以及虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。
2.根据权利要求1所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于：在所述建立虚拟电厂分级结算框架的步骤中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括调度交易层、虚拟电厂层以及资源层；所述虚拟电厂层作为中间层分别与调度交易层和资源层连接，其中，所述虚拟电厂层通过调度交易层与电网公司进行结算，输出结算数据；以及所述虚拟电厂层对下和资源层进行数据交互，采集资源执行功率后发布资源结算信息与其所辖用户进行结算。
3.根据权利要求2所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于：在所述建立虚拟电厂分级结算框架的步骤中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架，所述虚拟电厂与电网公司的结算框架为虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架，虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架具体结构如下：
在所述调度交易层上，电力调度中心发布需求至交易中心，交易中心通过调度交易层向虚拟电厂层发布开市信息数据，虚拟电厂层申报响应量后向上层调度交易层传递数据，经由交易平台出清，交易平台将出清结果发送至电力调度中心参与电力调度；所述的虚拟电厂层根据电力调度中心下发的调度指令调整充放电曲线，计量统计执行情况并且上报执行功率至电力调度中心，电力调度中心生成调度指令并同步至交易平台，交易平台获取批发市场结算结果数据，将批发市场结算的结果传递至虚拟电厂层和电网公司。
4.根据权利要求2所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于：在所述建立虚拟电厂分级结算框架的步骤中，所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂内部聚合资源的结算框架，所述虚拟电厂内部聚合资源的结算框架为虚拟电厂层与资源层之间的结算框架，虚拟电厂层与资源层之间的结算框架具体结构如下：
在所述资源层上，虚拟电厂层将市场需求信息下发至资源层的分散资源，分散资源上报调节能力相关数据，虚拟电厂层整合分散资源申报数据后经由调度交易层的交易平台进行批发市场报价，并将批发市场中标结果分解至分散资源，分散资源对应执行充放电曲线调整，分散资源根据充放电曲线和调整曲线进行发用电控制，发用电执行后，分散资源将数据进行上报，虚拟电厂层进行二级结算并将结算结果下发至分散资源。
5.根据权利要求4所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于：在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果的步骤中，所述的调峰场景为虚拟电厂层在t-n时刻到t时刻进行调峰，在t-n时刻接受t时刻的调峰命令，在t-n时刻与t时刻之间的某一时刻，虚拟电厂层对资源层内部的分散资源上报的充放电曲线进行调整，将每一时刻资源层内部分散资源的基线进行叠加，得出虚拟电厂层基线，将资源的实际出力数据进行叠加，得出虚拟电厂层的实际出力曲线。
6.根据权利要求5所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于：所述结合虚拟电厂层的结算贡献度进行分级结算指调峰结束后，虚拟电厂层根据调度交易层中的交易平台输出的外部批发市场结算结果，对资源层内部的分散资源通过结算依据进行结算，计算内部每种资源的贡献度，对每种资源按比例进行结算。
7.根据权利要求1所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于：在所述建立虚拟电厂结算依据的步骤中，所建立的虚拟电厂结算依据包括分布式电源的结算依据和可调节负荷的结算依据；其中，所述分布式电源的结算依据的计算表达式如下：
Figure FDA0003362173410000031
所述可调节负荷的结算依据的计算表达式如下：
Figure FDA0003362173410000032
式中，Sp表示分布式电源整体的结算值；Sf表示可调节负荷整体的结算值；
Rt为t时刻出清价格，It为t时刻激励系数；
在t时刻，实际响应率表示为：
ηt＝Xt/Yt×100％
用户实际响应量表示为：
Xt＝|Lt-Bt|
其中：ηt为t时刻实际响应率；Xt为t时刻用户实际响应量；Yt为t时刻申报响应容量；
Lt为t时刻用户响应时段内平均功率；Bt为t时刻基线平均功率。
8.根据权利要求7所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于，所述的t时刻激励系数的计算表达式为：It＝促进新能源消纳贡献度or降低用户综合成本贡献度；
所述的激励系数根据源荷分为促进新能源消纳贡献度或降低用户综合成本贡献度，促进新能源消纳贡献度和降低用户综合成本贡献度通过边际贡献加权平均的方法计算。
9.根据权利要求7或8所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法，其特征在于，在所述获取虚拟电厂结算贡献度的步骤中，在t时刻，所述的虚拟电厂结算贡献度通过以下计算表达式进行获取：
Figure FDA0003362173410000041
其中：
Figure FDA0003362173410000042
为资源S在所有时段的总响应量；
Figure FDA0003362173410000043
为实际需求响应量。
10.一种考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于，包括：
分级结算框架建立模块，用于建立虚拟电厂分级结算框架；
结算依据建立模块，用于建立虚拟电厂结算依据；
结算贡献度获取模块，用于按照虚拟电厂结算依据，获取虚拟电厂结算贡献度；
分级结算模块，用于在所述虚拟电厂分级结算框架下，结合虚拟电厂结算贡献度进行分级结算，得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果。
11.根据权利要求10所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于：所述的分级结算框架建立模块所建立的虚拟电厂分级结算框架包括调度交易层、虚拟电厂层以及资源层；所述虚拟电厂层作为中间层分别与调度交易层和资源层连接，其中，所述虚拟电厂层通过调度交易层与电网公司进行结算，输出结算数据；以及所述虚拟电厂层对下和资源层进行数据交互，采集资源执行功率后发布资源结算信息与其所辖用户进行结算。
12.根据权利要求11所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于：所述的分级结算框架建立模块所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂与电网公司的结算框架，所述虚拟电厂与电网公司的结算框架为虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架，所述虚拟电厂层与调度交易层之间的结算框架具体结构如下：
在所述调度交易层上，电力调度中心发布需求至交易中心，交易中心通过调度交易层向虚拟电厂层发布开市信息数据，虚拟电厂层申报响应量后向上层调度交易层传递数据，经由交易平台出清，交易平台将出清结果发送至电力调度中心参与电力调度；所述的虚拟电厂层根据电力调度中心下发的调度指令调整充放电曲线，计量统计执行情况并且上报执行功率至电力调度中心，电力调度中心生成调度指令并同步至交易平台，交易平台获取批发市场结算结果数据，将批发市场结算的结果传递至虚拟电厂层和电网公司。
13.根据权利要求11所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于：所述的分级结算框架建立模块所建立的虚拟电厂分级结算框架包括虚拟电厂内部聚合资源的结算框架，所述虚拟电厂内部聚合资源的结算框架为虚拟电厂层与资源层之间的结算框架，所述虚拟电厂层与资源层之间的结算框架具体结构如下：
在所述资源层上，虚拟电厂层将市场需求信息下发至资源层的分散资源，分散资源上报调节能力相关数据，虚拟电厂层整合分散资源申报数据后经由调度交易层的交易平台进行批发市场报价，并将批发市场中标结果分解至分散资源，分散资源对应执行充放电曲线调整，分散资源根据充放电曲线和调整曲线进行发用电控制，发用电执行后，分散资源将数据进行上报，虚拟电厂层进行二级结算并将结算结果下发至分散资源。
14.根据权利要求13所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于：所述的分级结算模块在得出调峰场景下电网公司对虚拟电厂的结算结果与虚拟电厂对内部分布式电源和可调节负荷的结算结果时，所述的调峰场景为虚拟电厂层在t-n时刻到t时刻进行调峰，在t-n时刻接受t时刻的调峰命令，在t-n时刻与t时刻之间的某一时刻，虚拟电厂层对资源层内部的分散资源上报的充放电曲线进行调整，将每一时刻资源层内部分散资源的基线进行叠加，得出虚拟电厂层基线，将资源的实际出力数据进行叠加，得出虚拟电厂层的实际出力曲线。
15.根据权利要求14所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于：所述的分级结算模块结合虚拟电厂层的结算贡献度进行分级结算指调峰结束后，虚拟电厂层根据调度交易层中的交易平台输出的外部批发市场结算结果，对资源层内部的分散资源通过结算依据进行结算，计算内部每种资源的贡献度，对每种资源按比例进行结算。
16.根据权利要求10所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于，所述的结算依据建立模块包括分布式电源的结算依据计算模块和可调节负荷的结算依据计算模块；
分布式电源的结算依据计算模块采用的计算表达式如下：
Figure FDA0003362173410000061
可调节负荷的结算依据计算模块采用的计算表达式如下：
Figure FDA0003362173410000062
式中，Sp表示分布式电源整体的结算值；Sf表示可调节负荷整体的结算值；
Rt为t时刻出清价格，It为t时刻激励系数；
在t时刻，实际响应率表示为：
ηt＝Xt/Yt×100％
用户实际响应量表示为：
Xt＝|Lt-Bt|
其中：ηt为t时刻实际响应率；Xt为t时刻用户实际响应量；Yt为t时刻申报响应容量；
Lt为t时刻用户响应时段内平均功率；Bt为t时刻基线平均功率。
17.根据权利要求16所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于，所述的t时刻激励系数的计算表达式为：It＝促进新能源消纳贡献度or降低用户综合成本贡献度；
所述的激励系数根据源荷分为促进新能源消纳贡献度或降低用户综合成本贡献度，促进新能源消纳贡献度和降低用户综合成本贡献度通过边际贡献加权平均的方法计算。
18.根据权利要求16或17所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算系统，其特征在于，所述的虚拟电厂结算贡献度获取模块采用如下的计算表达式获取t时刻虚拟电厂层的结算贡献度：
Figure FDA0003362173410000071
其中：
Figure FDA0003362173410000072
为资源S在所有时段的总响应量；
Figure FDA0003362173410000073
为实际需求响应量。
19.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述考虑贡献度的虚拟电厂分级结算方法。
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