CN114154910A - 面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储介质 - Google Patents

面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储介质 Download PDF

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郑惠萍
李�瑞
吕晨旭
刘新元
皮军
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郝捷
王建平
仲颖
窦迅
曲莹
芦耀辉
孙志英
杨文秀
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Abstract

本发明公开了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储介质，其方法包括：获取分散式资源上报的实时价格和能量；基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案；本发明能够提高分散式资源的市场参与率和参与等级，整合利用分散式资源参与市场，实现虚拟电厂运行经济效益的最大化。

Description

面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储 介质
技术领域
本发明涉及一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储介质，属于技术领域。
背景技术
能源是人类赖以生存和发展的基础，能源可持续、低碳供应是当今世界各国共同关心的问题。为此，社会各界从提高能源利用率及减少化石能源比重两个方向开展了大量研究。随着全球大力发展可再生能源、能源互联和能源市场化建设的背景下，用户侧资源参与市场交易的意愿也变得更强。如何聚合并充分利用用户侧的电、气、热多能分散式资源参与虚拟电厂的交易，构建多能分散式资源参与虚拟电厂市场交易的商业模式，是目前亟需解决的问题。
分散式资源级的市场主体主要是多能分散式资源和虚拟电厂，其用户的特点主要是分散性和零散性，单一用户的量不大且分散难以统一管理，由于交易准入条件，许多未达到准入要求的分散式资源难以参与交易，造成了浪费。虚拟电厂用于实现分布式电源、储能系统、可控负荷等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，提高新能源利用率，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。虚拟电厂是聚合分散式资源实现“源-网-荷-储”协调发展的新一代商业模式，能够有效聚合分散式资源参与系统的交易运行与优化。该商业模式下，虚拟电厂可由电网公司运营，与运营商达成租赁模式，参与日前市场与实时市场，在交易与运行过程中收取平台租赁费和过网费，是一种电网公司、运营商、分散式资源互惠互利的商业模式。
目前已有研究针对负荷聚合商建立了一个随机模型来优化单日的竞标策略，使得中小型负荷参与电力市场的交易；另外，从整体聚合的角度出发，提出了一种基于区域电力交易场景用户需求的聚合方法，聚合利润随着聚合数量的增加而增加。考虑负荷聚合资源参与市场交易的新型市场模式，发现负荷侧资源参与市场能带来灵活性，比电力市场垂直管理模式下的市场调节更有弹性。已有研究大多都是考虑负荷侧资源参与市场，并且对分布式能源聚合参与市场交易的研究大多是从电力系统出发，用户侧往往是作为一个被控单元，而较少涉及用户侧资源参与多能交易的多级准入门槛问题，在通过用户分级聚合参与虚拟电厂的购售决策和调度方面的研究尚不全面。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储介质，能够提高分散式资源的市场参与率和参与等级，整合利用分散式资源参与市场，实现虚拟电厂运行经济效益的最大化。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，包括：
获取分散式资源上报的实时价格和能量；
基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；
根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；
获取实时市场和日前市场的交易价格和交易量计算虚拟电厂的售能收入和购能成本；
获取调度量的单位补偿费并结合聚合结果计算计算虚拟电厂的聚合成本；
根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；
以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案。
可选的，所述分散式资源为分布式能源DER或可控负载DL，所述分布式能源DER包括可控分布式电源DG和不可控分布式电源，所述可控负载DL包括可中断负荷IL和可平移负荷TL。
可选的，所述准入规则包括根据各个分散式资源的电、气、热可调负荷容量和可供给容量设置的一级指标和二级指标。
可选的，所述对同级的分散式资源按照预设的准入规则进行聚合的优先级为小于等于一级指标、大于一级指标且小于二级指标、大于等于二级指标。
可选的，所述进行聚合包括将分散式资源聚合成电源型资源PSR、可中断负荷型资源ILR和可平移负荷型资源TLR。
可选的，所述调度费用为：
Figure BDA0003399027880000041
其中，CR为聚合后的调用费用，ΔT为一个调用时段的时长；D、H、L分别为电源型资源PSR、可中断负荷型资源ILR和可平移负荷型资源TLR的数量；E、K、G分别为分布式能源DER、可中断负荷IL和可平移负荷TL的数量；
Figure BDA0003399027880000042
为第d个电源型资源PSR的第s类能源调用量的单位费用，
Figure BDA0003399027880000043
为第h个可中断负荷型资源ILR的第s类能源调用量的单位费用，
Figure BDA0003399027880000044
为第l个可平移负荷型资源TLR的第s类能源调用量的单位费用；
Figure BDA0003399027880000045
分为为0-1变量，等于1时表示参与聚合，等于0时表示不参与聚合；
Figure BDA0003399027880000046
为t时段第e个分布式能源DER的第s类能源出力量，
Figure BDA0003399027880000047
为t时段第k个可中断负荷IL的第s类能源负荷中断量，
Figure BDA0003399027880000048
为t时段第g个可平移负荷TL的第s类能源负荷平移量；
s＝1、2、3，分别表示电、气、热能源。
可选的，所述目标函数为：
Figure BDA0003399027880000051
其中，max G为虚拟电厂一个调度周期的利润最大值，ΔT为一个调度时段的时长，T为一个调度周期的总时段数；
Figure BDA0003399027880000052
为t时段向用户出售第s类能源的价格，
Figure BDA0003399027880000053
为t时段第i个用户的多能负荷，
Figure BDA0003399027880000054
为t时段第m个排序分级的聚合调用量；N和M分别为用户数量和排序分级数量；
Figure BDA0003399027880000055
和
Figure BDA0003399027880000056
分别为日前市场的交易价格和交易量，
Figure BDA0003399027880000057
和
Figure BDA0003399027880000058
分别为虚拟电厂在实时市场的交易价格和交易量；
当
Figure BDA0003399027880000059
从实时市场购买第s类能源，
Figure BDA00033990278800000510
向实时市场出售第s类能源；
Figure BDA00033990278800000511
为第e个分布式能源DER的第s类能源的单位支付费用，
Figure BDA00033990278800000512
为第k个可中断负荷IL的第s类能源负荷中断的单位补偿费用，
Figure BDA00033990278800000513
为第g个可平移负荷TL的第s类能源负荷平移的单位补偿费用。
第二方面，本发明提供了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取分散式资源上报的实时价格和能量；
资源聚合模块，用于基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；
调度费用模块，用于根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；
售能购能模块，用于获取实时市场和日前市场的交易价格和交易量计算虚拟电厂的售能收入和购能成本；
聚合成本模块，用于获取调度量的单位补偿费并结合聚合结果计算计算虚拟电厂的聚合成本；
收益计算模块，用于根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；
方案求解模块，用于以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案。
第三方面，本发明提供了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法、装置及存储介质，明确虚拟电厂与分散式资源和外部市场之间的联动关系，使得分散式资源参与市场交易与运行，用户侧资源得到充分利用；对资源进行动态分级，有利于将难以准入的分散式、不规律、容量等级小的资源达到最低准入规则，也可以将仅满足低准入规则的分散式资源通过动态聚合达到更高等级的准入规则，提高分散式资源的市场参与率和参与等级；计算调用费用，有利于分散式资源调用，充分利用用户侧资源；以虚拟电厂的最大化利益为目标构建目标函数，有利于虚拟电厂在保证所辖区域能源系统安稳运行的同时，整合利用分散式资源参与市场，实现虚拟电厂运行经济效益的最大化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的资源调用情况示意图一；
图3是本发明实施例提供的资源调用情况示意图二；
图4是本发明实施例提供的资源调用情况示意图三；
图5是本发明实施例提供的资源调用情况示意图三；
图6为本发明实施例提供的虚拟电厂的储能资源运行策略示意图；
图7为本发明实施例提供的虚拟电厂实时市场交易量示意图；
图8为本发明实施例提供的虚拟电厂零售价格示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本发明提供了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，包括以下步骤：
1、获取分散式资源上报的实时价格和能量；
分散式资源为分布式能源DER或可控负载DL，分布式能源DER包括可控分布式电源DG和不可控分布式电源，可控负载DL包括可中断负荷IL和可平移负荷TL。
2、基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；
准入规则包括根据各个分散式资源的电、气、热可调负荷容量和可供给容量设置的一级指标和二级指标。
对同级的分散式资源按照预设的准入规则进行聚合的优先级为小于等于一级指标、大于一级指标且小于二级指标、大于等于二级指标。
进行聚合包括将分散式资源聚合成电源型资源PSR、可中断负荷型资源ILR和可平移负荷型资源TLR。
3、根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；
调度费用为：
Figure BDA0003399027880000081
其中，CR为聚合后的调用费用，ΔT为一个调用时段的时长；D、H、L分别为电源型资源PSR、可中断负荷型资源ILR和可平移负荷型资源TLR的数量；E、K、G分别为分布式能源DER、可中断负荷IL和可平移负荷TL的数量；
Figure BDA0003399027880000091
为第d个电源型资源PSR的第s类能源调用量的单位费用，
Figure BDA0003399027880000092
为第h个可中断负荷型资源ILR的第s类能源调用量的单位费用，
Figure BDA0003399027880000093
为第l个可平移负荷型资源TLR的第s类能源调用量的单位费用；
Figure BDA0003399027880000094
分为为0-1变量，等于1时表示参与聚合，等于0时表示不参与聚合；
Figure BDA0003399027880000095
为t时段第e个分布式能源DER的第s类能源出力量，
Figure BDA0003399027880000096
为t时段第k个可中断负荷IL的第s类能源负荷中断量，
Figure BDA0003399027880000097
为t时段第g个可平移负荷TL的第s类能源负荷平移量；
s＝1、2、3，分别表示电、气、热能源。
4、获取实时市场和日前市场的交易价格和交易量计算虚拟电厂的售能收入和购能成本；
5、获取调度量的单位补偿费并结合聚合结果计算计算虚拟电厂的聚合成本；
6、根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；
目标函数为：
Figure BDA0003399027880000098
其中，maxG为虚拟电厂一个调度周期的利润最大值，ΔT为一个调度时段的时长，T为一个调度周期的总时段数；
Figure BDA0003399027880000101
为t时段向用户出售第s类能源的价格，
Figure BDA0003399027880000102
为t时段第i个用户的多能负荷，
Figure BDA0003399027880000103
为t时段第m个排序分级的聚合调用量；N和M分别为用户数量和排序分级数量；
Figure BDA0003399027880000104
和
Figure BDA0003399027880000105
分别为日前市场的交易价格和交易量，
Figure BDA0003399027880000106
和
Figure BDA0003399027880000107
分别为虚拟电厂在实时市场的交易价格和交易量；
当
Figure BDA0003399027880000108
从实时市场购买第s类能源，
Figure BDA0003399027880000109
向实时市场出售第s类能源；
Figure BDA00033990278800001010
为第e个分布式能源DER的第s类能源的单位支付费用，
Figure BDA00033990278800001011
为第k个可中断负荷IL的第s类能源负荷中断的单位补偿费用，
Figure BDA00033990278800001012
为第g个可平移负荷TL的第s类能源负荷平移的单位补偿费用。
7、以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案。
具体的，目标函数还可设置以下约束条件：
(1)电力潮流约束
Figure BDA00033990278800001013
Figure BDA00033990278800001014
Figure BDA00033990278800001015
Figure BDA00033990278800001016
Figure BDA0003399027880000111
Figure BDA0003399027880000112
Figure BDA0003399027880000113
Vi,min≤Vi,t≤Vi,max
Iij,t≤Iij,max
|P0,t|≤P0,max
|Q0,t|≤Q0,max
其中，Pij,t和Qij,t分别为t时段电网支路ij上的有功功率和无功功率；k为以节点j为首节点的末端节点基荷；rij和xij分别为电网支路ij的电阻和电抗；Iij,t为电网支路ij的线路电流幅值；Pi,t和Qi,t分别为节点i处的有功功率和无功功率净注入值；
Figure BDA0003399027880000114
和
Figure BDA0003399027880000115
分别为电储能充放、电功率；
Figure BDA0003399027880000116
为电锅炉的功率；
Figure BDA0003399027880000117
Figure BDA0003399027880000118
分别为t时段节点i处的负荷无功功率、t时段第g个TL资源的无功转入负荷、t时段第g个TL资源的无功转出负荷、t时段第k个IL资源的无功中断负荷、t时段第e个DER的无功功率和t时段第m个资源分级动态组合的无功功率；Vi,t和Vj,t分别为节点i和j处的电压幅值；Vi,max和Vi,min分别为节点i电压幅值的上、下限；Iij,max为电网支路ij电流幅值上限；P0,t和Q0,t分别为t时段上级电网与虚拟电厂之间主网联络线流入流出的有功和无功功率，为正时表示从上级电网流入到虚拟电厂，为负时表示从虚拟电厂流入到上级电网；P0,max，Q0,max分别主网联络线流入/流出的有功功率和无功功率的上限。
(2)天然气潮流约束
Figure BDA0003399027880000119
Figure BDA00033990278800001110
Figure BDA0003399027880000121
Figure BDA0003399027880000122
pj,t≤βcompi,t
Figure BDA0003399027880000123
Figure BDA0003399027880000124
Figure BDA0003399027880000125
Figure BDA0003399027880000126
其中，
Figure BDA0003399027880000127
为t时刻流过管道ij的平均流量，
Figure BDA0003399027880000128
分别为t时刻管道ij的首段天然气注入流量和末端天然气输出流量；Cij为管道ij效率、温度、长度、内径、压缩因子等有关的常数；pi,t、pj,t分别为t时刻首末节点i、j的压力值；
Figure BDA0003399027880000129
分别为气源点n的天然气供应流量上下限以及气源t时刻的出力；
Figure BDA00033990278800001210
为t时刻节点i上的气源供气流量；
Figure BDA00033990278800001211
为t时刻节点i上的电转气供气流量；
Figure BDA00033990278800001212
为t时段内节点i储气设施注入、提取流量；
Figure BDA00033990278800001213
为t时刻节点i上的天然气负荷；
Figure BDA00033990278800001214
为t时刻节点i上CHP消耗的天然气流量；βcom为压缩机的压缩系数，pi,t、pj,t为节点i、j的压力值；Lij,t为t时刻管道ij的管存；Mij为与管道ij长度、半径、温度及气体密度、压缩因子等有关的常数；
Figure BDA00033990278800001215
表示t时刻管ij的平均压力。式中，
Figure BDA00033990278800001216
为节点i压力值的上、下限。
(3)热力潮流约束
Figure BDA00033990278800001217
Figure BDA00033990278800001218
Figure BDA00033990278800001219
Figure BDA0003399027880000131
Figure BDA0003399027880000132
Te＝(Ta-Ts)x(Rcρf)-1+Ts
其中，
Figure BDA0003399027880000133
和
Figure BDA0003399027880000134
分别为与节点i相连并从节点i起始和结束管道的集合；
Figure BDA0003399027880000135
为时段t管道j中的热水质量流量；
Figure BDA0003399027880000136
为时段t管道j中热水出口温度；
Figure BDA0003399027880000137
为时段t管道k中热水入口温度；
Figure BDA0003399027880000138
为负荷节点i在时段t消耗热量，
Figure BDA0003399027880000139
为流经负荷节点i的供水温度，
Figure BDA00033990278800001310
为流经负荷节点的回水温度；C为热水比热容，取值4.2kJ/(kg·℃)；x为管段上某一点与管段首端的距离；R为管段单位长度的热阻；Ts，Te，Ta分别为一根管段的首端温度、x处温度和外界温度；f为热水流量。
(4)电-气-热耦合约束
Figure BDA00033990278800001311
其中，Le、Lg、Lh分别为电、气、热的负荷消耗量，ηCHP、ηHE、ηT、ηP2G、ηEB分别为热电联产CHP、换热器HE、电力变压器T、电转气P2G、电锅炉EB的效率，φCHP CHP为CHP的热电比，λe,1、λe,2、λe,3为输入的电力分配比例，λg,1、λg,2为输入的天然气分配比例，Pg为天然气消耗量，Pe为电力消耗量。
(5)IL合同约束
Figure BDA00033990278800001312
其中，
Figure BDA00033990278800001313
和
Figure BDA00033990278800001314
分别为第k个IL资源申报的第s类能源独立IL合同上下限；
(6)TL合同约束
Figure BDA00033990278800001315
Figure BDA0003399027880000141
其中，
Figure BDA0003399027880000142
和
Figure BDA0003399027880000143
分别为第g个TL资源申报的第s类能源独立TL合同上、下限。
(7)DER出力约束
Figure BDA0003399027880000144
其中，
Figure BDA0003399027880000145
和
Figure BDA0003399027880000146
分别为DER申报的第s类能源独立合同有功出力上、下限；
Figure BDA0003399027880000147
为t时段第e个DER的第s类能源启停状态，为0-1变量。
(8)资源分级聚合调用约束
Figure BDA0003399027880000148
Figure BDA0003399027880000149
Figure BDA00033990278800001410
Figure BDA00033990278800001411
其中，
Figure BDA00033990278800001412
和
Figure BDA00033990278800001413
分别为第m个资源动态聚合实时合同的调用上、下限；
Figure BDA00033990278800001414
和
Figure BDA00033990278800001415
分别为IL资源参与聚合ILR的第s类能源调用上、下限；
Figure BDA00033990278800001416
和
Figure BDA00033990278800001417
分别为TL资源参与聚合TLR的第s类能源调用上、下限；
Figure BDA00033990278800001418
和
Figure BDA00033990278800001419
分别为DER参与聚合PSR的第s类能源调用上、下限。
(9)储能运行约束
虚拟电厂所辖区域内连接有储电、储气、储热3类储能，其类别用s表示。
Figure BDA00033990278800001420
Figure BDA00033990278800001421
Figure BDA00033990278800001422
Figure BDA00033990278800001423
其中，ESSi,s,t为t时段节点i上连接第s类储能的总能量；
Figure BDA0003399027880000151
和
Figure BDA0003399027880000152
分别为节点i上连接第s类储能的充、放状态，为0-1变量；ηs,ch和ηs,dis分别为第s类储能的充放效率；
Figure BDA0003399027880000153
和
Figure BDA0003399027880000154
分别为节点i上连接第s类储能的充、放上限。
ESSi,s,max×20％≤ESSi,s,t≤ESSi,s,max×90％
ESSi,max为节点i上连接的第s类储能的容量上限。为了储能系统的正常使用，保证其工作效率和延长使用寿命，需要对充放范围进行限制，本发明将其实际使用范围设定为20％～90％。
Figure BDA0003399027880000155
同时为了保证在调度开始时储能就能够充放电，在新的调度周期内具有相同的调节特性，将储能的初始电量设置为容量限制的50％，并和下一周期的初始容量设定相等。
(10)实时市场交易约束
在一定的负荷范围内，现货价格与负荷水平呈现一定的线性关系，故本发明假设实时市场能源价格和负荷的关系服从下式：
Figure BDA0003399027880000156
其中，as和bs为实时市场能源价格和负荷的关系系数。
同时为了保证实时交易的可靠有序运行，假设虚拟电厂在实时市场的交易量服从下式：
Figure BDA0003399027880000157
其中，
Figure BDA0003399027880000158
为虚拟电厂在实时市场第s类能源的交易电量上限。
(11)售能价格约束
售能价格是虚拟电厂收益的重要影响因素，能源零售价格的制定遵循如下约束条件：
Figure BDA0003399027880000161
Figure BDA0003399027880000162
其中，
Figure BDA0003399027880000163
和
Figure BDA0003399027880000164
分别为售能源价格的上、下限；
Figure BDA0003399027880000165
为平均售能价格，由虚拟电厂与所辖配区域内的用户协商确定。
利用本发明的方法，设该局域共存有6类分散式资源，其中R1、R2、R3为电-气-热多能分散式资源，R4为电-气多能分散式资源，R5为天然气资源，R6为热力资源，详细数据如表1所示。
表1
Figure BDA0003399027880000166
Figure BDA0003399027880000171
每个子系统分别配有储能EES、GES、HES，容量分别为120、100、100MW，储能的充、放效率分别为95％和90％。对于TL，设置平移间隔为4h。设置电、气、热资源参与的分级一级指标和二级指标，分别为110MW、220MW、40MW、60MW、18MW和35MW，将资源调用按电、气、热分为一级、二级、三级。根据热值换算，将天然气和热水流量供给的能量能源换算成MW，假设虚拟电厂80％的能源容量已从日前市场购得，实时市场能价及能源零售价格以1h为时间间隔进行确定。
根据多能负荷曲线，将1天24h分为3个时段，每个时段共8h时长，分别为8-11、18-21时段，12-17h、22-23h时段，1-7h、24h时段，分别记为a时段、b时段和c时段。在a时段，R1、R2、R4聚合形成资源分级动态聚合1，R3、R5、R6聚合形成资源分级动态聚合2，在b时段，R3和R5聚合形成资源分级动态聚合3，在c时段，R3和R6聚合形成资源分级动态聚合4。其调用情况如表2所示。
表2
Figure BDA0003399027880000172
Figure BDA0003399027880000181
虚拟电厂在1天24h内对资源的调用情况如图2-5所示，图中虚线为电、气、热的分级准入等级。由图2-5可知，大部分资源在负荷高峰期被调用，缓解实时市场高昂的购能成本，负荷低谷期实时市场较低，即使满足准入要求，也不会被调用。根据图2-5，R1和R2的热资源是达不到Gh,1(一级指标)的准入要求的，但是经过资源分级动态聚合1后，二者的热资源达到了Gh,1(一级指标)的准入要求，并得到了调用，成功参与到了热交易中。同样的还有R1、R2和R4的天然气资源，同样通过资源分级动态聚合1达到了天然气Gg,1(一级指标)的准入要求。R3和R6各自的热资源达到了热力Gh,1(一级指标)的准入要求，但参与的市场有限，受其自身最大容量限制，无法通过Gh,2(二级指标)准入要求，难以参与到更高级的交易中，但是通过资源分级动态聚合4，二者的热资源达到了Gh,2(二级指标)的准入要求，成功参与到了更高级别的热交易中。同样的还有R1、R2、R4的电力资源，达到电力Ge,2的准入要求后，通过资源动态聚合1满足了Ge,2(二级指标)的准入要求，参与到了更高级别的电交易中。
虚拟电厂的储电储气储热运行策略如图6所示，在负荷低谷时段进行充能，在负荷高峰时段进行放能，为虚拟电厂供给负荷，减少了在实时市场的购能成本，甚至能够向实时市场出售能源，提高了虚拟电厂的经济效益。
虚拟电厂在实时市场的交易情况如图7所示，图7中大于0的部分为虚拟电厂从实时市场购买能量，小于0的部分出售能量。可见虚拟电厂通过对资源分级动态聚合等资源的合理调度，虚拟电厂在实时市场电价较高阶段减少购买，并将多余能量出售到实时市场，在降低购能成本的同时增加售能收益，使得虚拟电厂盈利能力大幅提升。
虚拟电厂向用户的能源零售价格如图8所示，零售价格基本随着实时市场的价格变化而变化，在实时市场价格较高的时段提高向用户的零售价格，避免因购能成本过高而造成的亏损，由于虚拟电厂在峰时段和平时段对资源分级动态聚合等进行了大量调用，起到了一定的削峰效果，虚拟电厂在实时价格较高的时段购买量减少，购能成本降低，因此图8中零售价格高峰与实时价格高峰相比具有一定的容错率。
设定不同场景，对比虚拟电厂在进行资源聚合和不聚合情况下虚拟电厂的购售能收益：
场景1：不考虑资源分级动态聚合策略
场景2：考虑资源分级动态聚合策略
在不同场景下，虚拟电厂的购售能效益如表3所示，证明利用资源分级动态聚合策略，聚合不同类型分散式资源，有利于提高资源利用率，增加购售能收益。
表3
场景 收益($)
场景1 31427.48
场景2 45116.64
实施例二：
本发明实施例提供了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合装置，装置包括：
数据获取模块，用于获取分散式资源上报的实时价格和能量；
资源聚合模块，用于基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；
调度费用模块，用于根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；
售能购能模块，用于获取实时市场和日前市场的交易价格和交易量计算虚拟电厂的售能收入和购能成本；
聚合成本模块，用于获取调度量的单位补偿费并结合聚合结果计算计算虚拟电厂的聚合成本；
收益计算模块，用于根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；
方案求解模块，用于以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案。
实施例三：
基于实施例一，本发明提供了一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合装置，包括处理器及存储介质；
存储介质用于存储指令；
处理器用于根据指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。
实施例四：
基于实施例一，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上所述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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，包括：
获取分散式资源上报的实时价格和能量；
基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；
根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；
获取实时市场和日前市场的交易价格和交易量计算虚拟电厂的售能收入和购能成本；
获取调度量的单位补偿费并结合聚合结果计算计算虚拟电厂的聚合成本；
根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；
以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案。
2.根据权利要求1所述的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，所述分散式资源为分布式能源DER或可控负载DL，所述分布式能源DER包括可控分布式电源DG和不可控分布式电源，所述可控负载DL包括可中断负荷IL和可平移负荷TL。
3.根据权利要求1所述的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，所述准入规则包括根据各个分散式资源的电、气、热可调负荷容量和可供给容量设置的一级指标和二级指标。
4.根据权利要求3所述的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，所述对同级的分散式资源按照预设的准入规则进行聚合的优先级为小于等于一级指标、大于一级指标且小于二级指标、大于等于二级指标。
5.根据权利要求2所述的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，所述进行聚合包括将分散式资源聚合成电源型资源PSR、可中断负荷型资源ILR和可平移负荷型资源TLR。
6.根据权利要求5所述的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，所述调度费用为：
Figure FDA0003399027870000021
其中，CR为聚合后的调用费用，ΔT为一个调用时段的时长；D、H、L分别为电源型资源PSR、可中断负荷型资源ILR和可平移负荷型资源TLR的数量；E、K、G分别为分布式能源DER、可中断负荷IL和可平移负荷TL的数量；
Figure FDA0003399027870000022
为第d个电源型资源PSR的第s类能源调用量的单位费用，
Figure FDA0003399027870000023
为第h个可中断负荷型资源ILR的第s类能源调用量的单位费用，
Figure FDA0003399027870000024
为第l个可平移负荷型资源TLR的第s类能源调用量的单位费用；
Figure FDA0003399027870000025
分为为0-1变量，等于1时表示参与聚合，等于0时表示不参与聚合；
Figure FDA0003399027870000026
为t时段第e个分布式能源DER的第s类能源出力量，
Figure FDA0003399027870000027
为t时段第k个可中断负荷IL的第s类能源负荷中断量，
Figure FDA0003399027870000028
为t时段第g个可平移负荷TL的第s类能源负荷平移量；
s＝1、2、3，分别表示电、气、热能源。
7.根据权利要求6所述的一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合方法，其特征在于，所述目标函数为：
Figure FDA0003399027870000031
其中，max G为虚拟电厂一个调度周期的利润最大值，ΔT为一个调度时段的时长，T为一个调度周期的总时段数；
Figure FDA0003399027870000032
为t时段向用户出售第s类能源的价格，
Figure FDA0003399027870000033
为t时段第i个用户i的多能负荷，
Figure FDA0003399027870000034
为t时段第m个排序分级的聚合调用量；N和M分别为用户数量和排序分级数量；
Figure FDA0003399027870000035
和
Figure FDA0003399027870000036
分别为日前市场的交易价格和交易量，
Figure FDA0003399027870000037
和
Figure FDA0003399027870000038
分别为虚拟电厂在实时市场的交易价格和交易量；
当
Figure FDA0003399027870000039
从实时市场购买第s类能源，
Figure FDA00033990278700000310
向实时市场出售第s类能源；
Figure FDA00033990278700000311
为第e个分布式能源DER的第s类能源的单位支付费用，
Figure FDA00033990278700000312
为第k个可中断负荷IL的第s类能源负荷中断的单位补偿费用，
Figure FDA00033990278700000313
为第g个可平移负荷TL的第s类能源负荷平移的单位补偿费用。
8.一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取分散式资源上报的实时价格和能量；
资源聚合模块，用于基于价格和能量进行排序分级，对同级的分散式资源按照预设的准入规则制定聚合方案并进行聚合；
调度费用模块，用于根据聚合结果参与虚拟电厂的调度，获取调度量的单位费用并结合聚合结果计算调度费用；
售能购能模块，用于获取实时市场和日前市场的交易价格和交易量计算虚拟电厂的售能收入和购能成本；
聚合成本模块，用于获取调度量的单位补偿费并结合聚合结果计算计算虚拟电厂的聚合成本；
收益计算模块，用于根据售能收入、购能成本、聚合成本以及调度费用计算虚拟电厂的运行收益；
方案求解模块，用于以虚拟电厂的收益最大为目标构建目标函数，通过目标函数求解出最终的聚合方案。
9.一种面向多能分散式资源的虚拟电厂多级聚合装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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