CN115034589A - 一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法 - Google Patents

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CN115034589A CN202210587787.0A CN202210587787A CN115034589A CN 115034589 A CN115034589 A CN 115034589A CN 202210587787 A CN202210587787 A CN 202210587787A CN 115034589 A CN115034589 A CN 115034589A
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Abstract

本发明公开了一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，包括基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息，本发明进一步细化虚拟电厂内部多样化资源建模、实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势。

Description

一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法
技术领域
本发明涉及一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，属于虚拟电厂建模及动态优化调度技术领域。
背景技术
随着分布式能源发电技术的逐步成熟与推广，越来越多的分布式能源被广泛运用于电力系统用户侧，作为配网中不可或缺的清洁能源，分布式能源的加入既有效降低了用户侧的碳排放水平又缓解了电力供需间的不平衡现象。另外，如何实现“源-网-荷-储”电力电量平衡、储能管理、策略运营和优化协调运行等功能成了未来价值投资的关键技术，而虚拟电厂作为分布式能源管理的重要技术手段在工业界和学术界都得到了广泛的研究和运用，其以技术可行、经济合理、互利共赢的模式实现低碳、经济转型。
虚拟电厂是指通过分布式能源管理系统将分散安装的清洁能源、可控负荷和储能聚合作为一个特别的电厂参与电网运行。汇聚的资源可以是发电侧的正电厂，也可以是用户侧的负电厂，还可以是发电用电都有的综合电厂，其核心思想就是把各类分散可调电源、可控负荷、储能聚合起来，通过数字化的手段形成一个虚拟的电厂来做统一的管理和调度，同时作为聚合主体参与电力市场。通过虚拟电厂来进行电力调峰，将有助于少建或不建传统的火力发电厂调峰。
从虚拟电厂信息流传输控制结构来看，虚拟电厂的控制方式可以分为集中控制方式、分散控制方式、完全分散控制方式，其中集中控制方式下的虚拟电厂可以完全掌握其所辖范围内分布式单元的所有信息，并对所有发电或用电单元进行完全控制。但现有的控制方式对于经济、低碳方面的优化效果较为一般。
因此，亟需一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，进一步细化虚拟电厂内部多样化资源建模、实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，进一步细化虚拟电厂内部多样化资源模型；以期实现虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势；以期更深层次挖掘虚拟电厂经济低碳效益。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，包括：
基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；
通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；
将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息。
进一步的，所述采集的虚拟电厂信息包括新能源发电特性数据、电制热单元、电储能设备特性数据、蓄热设备特性数据、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷数据、可转移热力负荷数据、常规热力负荷数据、常规电力负荷数据、虚拟电厂与大电网联络接口物理特性数据、日前预测风速、日前预测光照强度、虚拟电厂协调调度运行方式、等效低碳因子中的一种或多种。
进一步的，所述预先建立的虚拟电厂聚合资源模型包括多元化储能设备模型、电制热单元模型和分布式发电出力模型，其中，所述多元化储能设备模型包括电储能设备模型和热储能设备模型，所述分布式发电出力模型包括光伏发电模型和风机发电模型。
进一步的，所述预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，包括：
设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件，包括光伏发电、光伏发电总装机容量、风机发电、风机发电总装机容量、常规发电机组的安全运行约束，以及虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束；
设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件，包括可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热单元的安全运行约束；
设置功率平衡安全运行约束条件，包括电功率平衡、热功率平衡约束；
设置多元化储能设备安全运行约束，包括电储能安全运行约束条件、热储能安全运行约束条件；
设置虚拟电厂旋转备用约束条件。
进一步的，所述多元化储能设备模型的建立方法包括：
建立虚拟电厂中电储能设备模型，表达式如下：
Figure BDA0003666553730000031
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA0003666553730000032
分别为电储能设备在时刻t、在时刻t-1的储电量；σes为电储能设备的自放电率；
Figure BDA0003666553730000033
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；ηes,cha、ηes,dis分别为电储能设备的充电效率、放电效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长；
建立虚拟电厂中热储能设备模型，表达式如下：
Figure BDA0003666553730000041
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA0003666553730000042
分别为热储能设备在时刻t、在时刻t-1的储热量；σhs为热储能设备的热损失因子；
Figure BDA0003666553730000043
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；ηhs,cha、ηhs,dis分别为热储能设备的蓄热效率、放热效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长。
进一步的，所述电制热单元模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000044
式中：
Figure BDA0003666553730000045
为电制热单元在时刻t的制热功率；
Figure BDA0003666553730000046
为电制热单元在时刻t的制热效率；
Figure BDA0003666553730000047
为电制热单元在时刻t的耗电功率；
Figure BDA0003666553730000048
为电制热单元变工况特性i 次幂对应的多项式系数；
Figure BDA0003666553730000049
为电制热单元在时刻t的热力负荷负载率；
Figure BDA00036665537300000410
为电制热单元在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1。
进一步的，所述分布式发电出力模型的建立方法包括：
建立光伏发电模型，表达式如下：
Figure BDA00036665537300000411
式中：
Figure BDA00036665537300000412
为光伏在时刻t的发电出力因子；
Figure BDA00036665537300000413
为虚拟电厂接纳光伏在时刻t 的发电因子；
Figure BDA00036665537300000414
Lst分别为光伏发电在时刻t工作时的光照强度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境的光照强度；δpv为光伏发电出力温度变化调节因子；
Figure BDA00036665537300000415
Tamb分别为光伏发电在时刻t工作时的温度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境温度；Ppv,st为标准规范测试环境下光伏发电出力；
Figure BDA0003666553730000051
为光伏在时刻t的发电功率；
建立风机发电模型，表达式如下：
Figure BDA0003666553730000052
式中：
Figure BDA0003666553730000053
为风机在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000054
为风机发电的额定容量；vt、vin、 vrat、vout分别为风机时刻t的工作时的风速、风机启动风速、风机额定风速、风机截止风速。
进一步的，所述设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件包括：
光伏发电安全运行约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000055
式中：
Figure BDA0003666553730000056
为光伏在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000057
分别为光伏发电出力下限、上限；
Figure BDA0003666553730000058
分别为虚拟电厂内所有光伏在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；
Figure BDA0003666553730000059
分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；
光伏发电总装机容量约束表达式如下：
Figure BDA00036665537300000510
式中：
Figure BDA00036665537300000511
分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率上限；
Figure BDA00036665537300000512
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εpv、
Figure BDA00036665537300000513
分别为光伏发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的光伏渗透率系数上限值；
风机发电安全运行约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000061
式中：
Figure BDA0003666553730000062
为风机发电在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000063
分别为风机发电出力下限、上限；
Figure BDA0003666553730000064
分别为虚拟电厂内所有风机发电在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；
Figure BDA0003666553730000065
分别为虚拟电厂内所有风机发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；
风机发电总装机容量约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000066
式中：
Figure BDA0003666553730000067
分别为虚拟电厂内所有风机发电功率上限；
Figure BDA0003666553730000068
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εwp、
Figure BDA0003666553730000069
分别为风机发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的风机发电渗透率系数上限值；
常规发电机组安全运行约束表达式如下：
Figure BDA00036665537300000610
式中：
Figure BDA00036665537300000611
分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA00036665537300000612
为常规发电机组的最小启动系数，也称为设备切除系数；
Figure BDA00036665537300000613
分别为常规发电机组发电出力下限、上限；
Figure BDA00036665537300000614
Figure BDA00036665537300000615
分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的发电功率；
Figure BDA00036665537300000616
分别为常规发电机组的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；
Figure BDA00036665537300000617
为优化调度周期内允许常规发电机组最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长；
虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000071
式中：
Figure BDA0003666553730000072
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure BDA0003666553730000073
当
Figure BDA0003666553730000074
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure BDA0003666553730000075
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure BDA0003666553730000076
分别为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限、上限。
进一步的，所述设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件包括：
可转移电力负荷运行约束条件表达式如下：
Figure BDA0003666553730000077
式中：
Figure BDA0003666553730000078
为虚拟电厂在时刻t的转移电力负荷变化量；
Figure BDA0003666553730000079
分别为可转移电力负荷允许电力负荷转移时段、不允许电力负荷转移时段；
可转移热力负荷运行约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300000710
式中：
Figure BDA00036665537300000711
为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；
Figure BDA00036665537300000712
分别为可转移热力负荷允许热力负荷转移时段、不允许热力负荷转移时段；
电制热单元安全运行约束表达式如下：
Figure BDA00036665537300000713
式中：
Figure BDA00036665537300000714
分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA0003666553730000081
为电制热单元的最小启动系数，也称为设备切除系数；
Figure BDA0003666553730000082
分别为电制热单元制热出力下限、上限；
Figure BDA0003666553730000083
分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的制热功率；
Figure BDA0003666553730000084
分别为电制热单元的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；
Figure BDA0003666553730000085
为优化调度周期内允许电制热单元最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长。
进一步的，所述设置功率平衡安全运行约束条件包括：
电功率平衡约束条件表达式如下：
Figure BDA0003666553730000086
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA0003666553730000087
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000088
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；
Figure BDA0003666553730000089
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率；
Figure BDA00036665537300000810
为电制热单元在时刻t的耗电功率；
Figure BDA00036665537300000811
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；
热功率平衡约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300000812
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA00036665537300000813
为电制热单元在时刻t的制热功率；
Figure BDA00036665537300000814
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；
Figure BDA00036665537300000815
Figure BDA00036665537300000816
分别为虚拟电厂在时刻t的常规热力负荷、可转移热力负荷、转移热力负荷变化量。
进一步的，所述设置多元化储能设备安全运行约束包括：
电储能运行约束条件表达式如下：
Figure BDA0003666553730000091
式中：
Figure BDA0003666553730000092
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；
Figure BDA0003666553730000093
Figure BDA0003666553730000094
分别为电储能设备放电功率上限、充电功率上限；
Figure BDA0003666553730000095
为电储能设备在时刻t的储电量；
Figure BDA0003666553730000096
分别为电储能设备实时储电量上限因子、下限因子；
Figure BDA0003666553730000097
为电储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；
热储能运行约束条件表达式如下：
Figure BDA0003666553730000098
式中：
Figure BDA0003666553730000099
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；
Figure BDA00036665537300000910
Figure BDA00036665537300000911
分别为热储能设备放热功率上限、蓄热功率上限；
Figure BDA00036665537300000912
为热储能设备在时刻t的储热量；
Figure BDA00036665537300000913
分别为热储能设备实时储热量上限因子、下限因子；
Figure BDA00036665537300000914
为热储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期。
进一步的，所述设置虚拟电厂旋转备用约束条件的表达式如下：
Figure BDA00036665537300000915
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA00036665537300000916
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA00036665537300000917
为常规发电机组发电出力上限；μpv、μwp分别为光伏发电出力、风机发电出力的最大变化率；
Figure BDA00036665537300000918
Figure BDA00036665537300000919
分别为光伏、风电在时刻t的发电功率；
Figure BDA00036665537300000920
为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限；ocon、otran分别为常规电力负荷、可转移电力负荷预测误差；
Figure BDA00036665537300000921
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；
Figure BDA0003666553730000101
为电储能设备充电功率上限。
进一步的，所述经济动态调度模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000102
式中：f￥为虚拟电厂的净经济效益；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑(*) 为虚拟电厂内同类资源整体聚合；ιpv、ιwp、ιgen分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电的单位功率等效经济成本因子；
Figure BDA0003666553730000103
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000104
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；ρe,inc、ρh,inc分别为可转移电力负荷、可转移热力负荷的单位转移功率激励经济成本系数；
Figure BDA0003666553730000105
分别为虚拟电厂在时刻t向大电网购电的分时电价、向大电网售电的分时电价；
Figure BDA0003666553730000106
为虚拟电厂在时刻t的常转移电力负荷变化量；
Figure BDA0003666553730000107
分别为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；
Figure BDA0003666553730000108
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure BDA0003666553730000109
当
Figure BDA00036665537300001010
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure BDA00036665537300001011
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure BDA00036665537300001012
分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。
进一步的，低碳动态调度模型的表达式如下：
Figure BDA00036665537300001013
式中：
Figure BDA00036665537300001014
为虚拟电厂净节约碳排放量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；πpv、πwp、πgen、πlink分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电、通过联络线向虚拟电厂传输功率的单位功率等效碳排放因子；
Figure BDA0003666553730000111
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000112
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA0003666553730000113
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure BDA0003666553730000114
当
Figure BDA0003666553730000115
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure BDA0003666553730000116
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure BDA0003666553730000117
分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。
进一步的，所述输出的虚拟电厂各类型调度结果信息包括新能源发电出力数据、电制热单元耗电数据、电制热单元制热功率、电储能设备充放电功率、蓄热设备蓄放热功率、常规发电机组电出力数据、可转移电力负荷转移量、可转移热力负荷转移量、联络线输送功率数据、虚拟电厂经济成本结果、虚拟电厂净节约碳排放量数据中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
(1)本发明提供一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，建立了虚拟电厂细粒度资源模型并设置了精细化虚拟电厂安全运行约束条件，更具实用性、工程性；
(2)本发明进一步细化了虚拟电厂内部多样化资源模型，可便捷地为虚拟电厂集中控制方式下的多维动态调度分析提供理论支撑；
(3)本发明实现了虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势，更深层次的挖掘了虚拟电厂经济低碳效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法的算例结构图。
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1
本实施例介绍一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，包括：
基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；
通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；
将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息。
如图1所示，本实施例提供的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其应用过程具体涉及如下步骤：
(1)采集虚拟电厂信息
采集虚拟电厂信息，包括新能源发电特性数据、电制热单元、电储能设备特性数据、蓄热设备特性数据、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷数据、可转移热力负荷数据、常规热力负荷数据、常规电力负荷数据、虚拟电厂与大电网联络接口物理特性数据、日前预测风速、日前预测光照强度、虚拟电厂协调调度运行方式、等效低碳因子等信息。
(2)建立多元化储能设备模型
(2a)虚拟电厂中电储能设备模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000131
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA0003666553730000132
分别为电储能设备在时刻t、在时刻t-1的储电量；σes为电储能设备的自放电率；
Figure BDA0003666553730000133
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；ηes,cha、ηes,dis分别为电储能设备的充电效率、放电效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长。
(2b)虚拟电厂中热储能设备模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000134
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA0003666553730000135
分别为热储能设备在时刻t、在时刻t-1的储热量；σhs为热储能设备的热损失因子；
Figure BDA0003666553730000136
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；ηhs,cha、ηhs,dis分别为热储能设备的蓄热效率、放热效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长。
(3)建立电制热单元模型，其表达式如下：
Figure BDA0003666553730000137
式中：
Figure BDA0003666553730000138
为电制热单元在时刻t的制热功率；
Figure BDA0003666553730000139
为电制热单元在时刻t的制热效率；
Figure BDA00036665537300001310
为电制热单元在时刻t的耗电功率；
Figure BDA00036665537300001311
为电制热单元变工况特性i次幂对应的多项式系数；
Figure BDA00036665537300001312
为电制热单元在时刻t的热力负荷负载率；
Figure BDA00036665537300001313
为电制热单元在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1。
(4)建立分布式发电出力模型
(4a)光伏发电模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000141
式中：
Figure BDA0003666553730000142
为光伏在时刻t的发电出力因子；
Figure BDA0003666553730000143
为虚拟电厂接纳光伏在时刻t的发电因子；
Figure BDA0003666553730000144
Lst分别为光伏发电在时刻t工作时的光照强度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境的光照强度；δpv为光伏发电出力温度变化调节因子；
Figure BDA0003666553730000145
Tamb分别为光伏发电在时刻t工作时的温度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境温度；Ppv,st为标准规范测试环境下光伏发电出力；
Figure BDA0003666553730000146
为光伏在时刻t的发电功率。
(4b)风机发电模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000147
式中：
Figure BDA0003666553730000148
为风机在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000149
为风机发电的额定容量；vt、vin、vrat、vout分别为风机时刻t的工作时的风速、风机启动风速、风机额定风速、风机截止风速。
(5)设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件
(5a)光伏发电安全运行约束表达式如下：
Figure BDA00036665537300001410
式中：
Figure BDA00036665537300001411
为光伏在时刻t的发电功率；
Figure BDA00036665537300001412
分别为光伏发电出力下限、上限；
Figure BDA00036665537300001413
分别为虚拟电厂内所有光伏在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；
Figure BDA00036665537300001414
分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数。
(5b)光伏发电总装机容量约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000151
式中：
Figure BDA0003666553730000152
分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率上限；
Figure BDA0003666553730000153
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εpv、
Figure BDA0003666553730000154
分别为光伏发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的光伏渗透率系数上限值。
(5c)风机发电安全运行约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000155
式中：
Figure BDA0003666553730000156
为风机发电在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000157
分别为风机发电出力下限、上限；
Figure BDA0003666553730000158
分别为虚拟电厂内所有风机发电在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；
Figure BDA0003666553730000159
分别为虚拟电厂内所有风机发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数。
(5d)风机发电总装机容量约束表达式如下：
Figure BDA00036665537300001510
式中：
Figure BDA00036665537300001511
分别为虚拟电厂内所有风机发电功率上限；
Figure BDA00036665537300001512
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εwp、
Figure BDA00036665537300001513
分别为风机发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的风机发电渗透率系数上限值。
(5e)常规发电机组安全运行约束表达式如下：
Figure BDA00036665537300001514
式中：
Figure BDA0003666553730000161
分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA0003666553730000162
为常规发电机组的最小启动系数，也称为设备切除系数；
Figure BDA0003666553730000163
分别为常规发电机组发电出力下限、上限；
Figure BDA0003666553730000164
分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的发电功率；
Figure BDA0003666553730000165
分别为常规发电机组的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；
Figure BDA0003666553730000166
为优化调度周期内允许常规发电机组最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长。
(5f)虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000167
式中：
Figure BDA0003666553730000168
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure BDA0003666553730000169
当
Figure BDA00036665537300001610
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure BDA00036665537300001611
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure BDA00036665537300001612
分别为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限、上限。
(6)设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件
(6a)可转移电力负荷运行约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300001613
式中：
Figure BDA00036665537300001614
为虚拟电厂在时刻t的转移电力负荷变化量；
Figure BDA00036665537300001615
分别为可转移电力负荷允许电力负荷转移时段、不允许电力负荷转移时段。
(6b)可转移热力负荷运行约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300001616
式中：
Figure BDA0003666553730000171
为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；
Figure BDA0003666553730000172
分别为可转移热力负荷允许热力负荷转移时段、不允许热力负荷转移时段。
(6c)电制热单元安全运行约束表达式如下：
Figure BDA0003666553730000173
式中：
Figure BDA0003666553730000174
分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA0003666553730000175
为电制热单元的最小启动系数，也称为设备切除系数；
Figure BDA0003666553730000176
分别为电制热单元制热出力下限、上限；
Figure BDA0003666553730000177
分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的制热功率；
Figure BDA0003666553730000178
分别为电制热单元的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；
Figure BDA0003666553730000179
为优化调度周期内允许电制热单元最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长。
(7)设置功率平衡安全运行约束条件
(7a)电功率平衡约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300001710
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA00036665537300001711
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure BDA00036665537300001712
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；
Figure BDA00036665537300001713
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率；
Figure BDA00036665537300001714
为电制热单元在时刻t的耗电功率；
Figure BDA00036665537300001715
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量。
(7b)热功率平衡约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300001716
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA00036665537300001717
为电制热单元在时刻t的制热功率；
Figure BDA0003666553730000181
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；
Figure BDA0003666553730000182
Figure BDA0003666553730000183
分别为虚拟电厂在时刻t的常规热力负荷、可转移热力负荷、转移热力负荷变化量。
(8)设置多元化储能设备安全运行约束
(8a)电储能运行约束条件表达式如下：
Figure BDA0003666553730000184
式中：
Figure BDA0003666553730000185
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；
Figure BDA0003666553730000186
分别为电储能设备放电功率上限、充电功率上限；
Figure BDA0003666553730000187
为电储能设备在时刻t的储电量；
Figure BDA0003666553730000188
分别为电储能设备实时储电量上限因子、下限因子；
Figure BDA0003666553730000189
为电储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期。
(8b)热储能运行约束条件表达式如下：
Figure BDA00036665537300001810
式中：
Figure BDA00036665537300001811
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；
Figure BDA00036665537300001812
分别为热储能设备放热功率上限、蓄热功率上限；
Figure BDA00036665537300001813
为热储能设备在时刻t的储热量；
Figure BDA00036665537300001814
分别为热储能设备实时储热量上限因子、下限因子；
Figure BDA00036665537300001815
为热储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期。
(9)设置虚拟电厂旋转备用约束条件的表达式如下：
Figure BDA00036665537300001816
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure BDA00036665537300001817
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA0003666553730000191
为常规发电机组发电出力上限；μpv、μwp分别为光伏发电出力、风机发电出力的最大变化率；
Figure BDA0003666553730000192
分别为光伏、风电在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000193
为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限；ocon、otran分别为常规电力负荷、可转移电力负荷预测误差；
Figure BDA0003666553730000194
Figure BDA0003666553730000195
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；
Figure BDA0003666553730000196
为电储能设备充电功率上限。
(10)构建经济动态调度模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000197
式中：f￥为虚拟电厂的净经济效益；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；ιpv、ιwp、ιgen分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电的单位功率等效经济成本因子；
Figure BDA0003666553730000198
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000199
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；ρe,inc、ρh,inc分别为可转移电力负荷、可转移热力负荷的单位转移功率激励经济成本系数；
Figure BDA00036665537300001910
分别为虚拟电厂在时刻t向大电网购电的分时电价、向大电网售电的分时电价；
Figure BDA00036665537300001911
为虚拟电厂在时刻t的常转移电力负荷变化量；
Figure BDA00036665537300001912
分别为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；
Figure BDA00036665537300001913
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure BDA00036665537300001914
当
Figure BDA00036665537300001915
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure BDA00036665537300001916
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure BDA00036665537300001917
分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。
(11)构建低碳动态调度模型的表达式如下：
Figure BDA0003666553730000201
式中：
Figure BDA0003666553730000202
为虚拟电厂净节约碳排放量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；πpv、πwp、πgen、πlink分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电、通过联络线向虚拟电厂传输功率的单位功率等效碳排放因子；
Figure BDA0003666553730000203
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure BDA0003666553730000204
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure BDA0003666553730000205
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure BDA0003666553730000206
当
Figure BDA0003666553730000207
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure BDA0003666553730000208
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure BDA0003666553730000209
分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。
(12)提出集中控制下的经济低碳两层动态调度策略
第一步：虚拟电厂参与外部大电网的联合调度，虚拟电厂提供经济动态调度策略，虚拟电厂与其它虚拟电厂、大电网进行经济利益博弈，在集中调度中心协调调度下，虚拟电厂获得大电网的出力负荷曲线。
第二步：虚拟电厂与外部大电网完成联合调度后，外部大电网确定虚拟电厂的出力负荷曲线，虚拟电厂根据外部电网优化的结果将出力负荷曲线作为安全运行约束条件，再进行内部低碳动态优化调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划。
通过第一步，虚拟电厂获得理想的经济效益，在保障经济效益后，通过第二步获得低碳效益，总体上实现虚拟电厂经济、低碳优化运行。
(13)输出虚拟电厂信息
输出虚拟电厂信息，包括新能源发电出力数据、电制热单元耗电数据、电制热单元制热功率、电储能设备充放电功率、蓄热设备蓄放热功率、常规发电机组电出力数据、可转移电力负荷转移量、可转移热力负荷转移量、联络线输送功率数据、虚拟电厂经济成本结果、虚拟电厂净节约碳排放量数据等信息。
实施例2
本实施例提供一种拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法实施例的基础架构示意如图2所示。
实施例说明：在图2中，实线箭头表示能量流，虚线箭头表示信息流；大电网所在的实线圆环表示大电网能量流集合；集中低碳动态调度所在的实线圆环表示虚拟电厂聚合的多类型资源能量流集合；集中低碳动态调度所在的实线圆环表示虚拟电厂聚合的多类型资源信息流集合；虚拟电厂聚合了光伏、风电、可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热、常规发电机组、热储能、电储能等资源；虚拟电厂收集了光伏、风电、可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热、常规发电机组、热储能、电储能等能量信息；虚拟电厂聚合的多类型资源与集中调度、集控平台进行信息交互，主要交互资源利用信息；大电网与集中调度、集控平台进行信息交互，主要交互稳定出力信息；电力市场与集中调度、集控平台进行信息交互，主要交互市场信息；电力市场与大电网进行信息交互，主要交互可调容量信息；大电网与虚拟电厂聚合的多类型资源通过集中经济动态调度进行能量交换，并确定出力负荷曲线。
具体实现过程：结合图1和图2的内容，这里主要从集中控制方式和技术型虚拟电厂的角度出发介绍实施例的基础流程：
(1)采集虚拟电厂信息，包括光伏发电特性参数及预测光照强度数据、风机发电特性参数及预测风速数据、电制热单元的运行特征参数、电储能设备和蓄热设备特征数据如容量和爬坡能力、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷比例及可转移时段、可转移热力负荷比例及可转移时段、常规热力负荷曲线、常规电力负荷曲线、虚拟电厂与大电网联络接口功率传输限制、售电分时电价、购电分时电价、等效低碳因子、等效成本因子等信息。
(2)将所需各类参数代入到建立的多元化储能设备模型、电制热单元模型、分布式发电出力模型中。
(3)根据虚拟电厂运行需求，设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件、负荷需求侧安全运行约束条件、功率平衡安全运行约束条件、多元化储能设备安全运行约束、虚拟电厂旋转备用约束条件等，并可以根据实际具体工程需求，弱化部分约束条件。
(4)确定经济动态调度模型和低碳动态调度模型参数，以及场景应用范围。
(5)在集中控制下开展经济低碳两层动态调度，具体分两步，集中控制下的经济低碳两层动态调度策略第一步为虚拟电厂参与外部大电网的联合调度，虚拟电厂提供经济动态调度策略，虚拟电厂与其它虚拟电厂、大电网进行经济利益博弈，在集中调度中心协调调度下，虚拟电厂获得大电网的出力负荷曲线。集中控制下的经济低碳两层动态调度策略第二步为虚拟电厂与外部大电网完成联合调度后，外部大电网确定虚拟电厂的出力负荷曲线，虚拟电厂根据外部电网优化的结果将出力负荷曲线作为安全运行约束条件，再进行内部低碳动态优化调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划。集中控制下的经济低碳两层动态调度策略通过第一步，虚拟电厂获得理想的经济效益，在保障经济效益后，通过第二步获得低碳效益，总体上实现虚拟电厂经济、低碳优化运行。
(6)在完成集中控制下的经济低碳两层动态调度后，根据需要输出虚拟电厂各类型调度结果信息。
通过本实施例的说明及具体实现过程介绍分析可知，本发明所提虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法及系统是合理的、有效的、实用的、易操作的，建立了虚拟电厂细粒度资源模型并设置了精细化虚拟电厂安全运行约束条件，更具实用性、工程性；进一步细化了虚拟电厂内部多样化资源模型，可便捷地为虚拟电厂集中控制方式下的多维动态调度分析提供理论支撑；实现了虚拟电厂总体上兼顾经济、低碳的优化运行优势，更深层次的挖掘了虚拟电厂经济低碳效益。
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 (15)

1.一种虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：包括：
基于预先采集的虚拟电厂信息、预先建立的虚拟电厂聚合资源模型以及预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，构建经济动态调度模型和低碳动态调度模型；
通过所述经济动态调度模型进行调度，获取虚拟电厂的出力负荷曲线；
将所述出力负荷曲线作为虚拟电厂低碳动态调度运行约束条件，通过所述低碳动态调度模型进行调度，制定虚拟电厂内部各类型资源的出力计划，输出虚拟电厂各类型调度结果信息。
2.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述采集的虚拟电厂信息包括新能源发电特性数据、电制热单元、电储能设备特性数据、蓄热设备特性数据、常规发电机组特性数据、可转移电力负荷数据、可转移热力负荷数据、常规热力负荷数据、常规电力负荷数据、虚拟电厂与大电网联络接口物理特性数据、日前预测风速、日前预测光照强度、虚拟电厂协调调度运行方式、等效低碳因子中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述预先建立的虚拟电厂聚合资源模型包括多元化储能设备模型、电制热单元模型和分布式发电出力模型，其中，所述多元化储能设备模型包括电储能设备模型和热储能设备模型，所述分布式发电出力模型包括光伏发电模型和风机发电模型。
4.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述预先设置的虚拟电厂安全运行约束条件，包括：
设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件，包括光伏发电、光伏发电总装机容量、风机发电、风机发电总装机容量、常规发电机组的安全运行约束，以及虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束；
设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件，包括可转移电力负荷、可转移热力负荷、电制热单元的安全运行约束；
设置功率平衡安全运行约束条件，包括电功率平衡、热功率平衡约束；
设置多元化储能设备安全运行约束，包括电储能安全运行约束条件、热储能安全运行约束条件；
设置虚拟电厂旋转备用约束条件。
5.根据权利要求3所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述多元化储能设备模型的建立方法包括：
建立虚拟电厂中电储能设备模型，表达式如下：
Figure FDA0003666553720000021
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure FDA0003666553720000022
分别为电储能设备在时刻t、在时刻t-1的储电量；σes为电储能设备的自放电率；
Figure FDA0003666553720000023
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；ηes,cha、ηes,dis分别为电储能设备的充电效率、放电效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长；
建立虚拟电厂中热储能设备模型，表达式如下：
Figure FDA0003666553720000024
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure FDA0003666553720000025
分别为热储能设备在时刻t、在时刻t-1的储热量；σhs为热储能设备的热损失因子；
Figure FDA0003666553720000031
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；ηhs,cha、ηhs,dis分别为热储能设备的蓄热效率、放热效率；Δt为虚拟电厂仿真设置时间步长。
6.根据权利要求3所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述电制热单元模型的表达式如下：
Figure FDA0003666553720000032
式中：
Figure FDA0003666553720000033
为电制热单元在时刻t的制热功率；
Figure FDA0003666553720000034
为电制热单元在时刻t的制热效率；
Figure FDA0003666553720000035
为电制热单元在时刻t的耗电功率；
Figure FDA0003666553720000036
为电制热单元变工况特性i次幂对应的多项式系数；
Figure FDA0003666553720000037
为电制热单元在时刻t的热力负荷负载率；
Figure FDA0003666553720000038
为电制热单元在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1。
7.根据权利要求3所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述分布式发电出力模型的建立方法包括：
建立光伏发电模型，表达式如下：
Figure FDA0003666553720000039
式中：
Figure FDA00036665537200000310
为光伏在时刻t的发电出力因子；
Figure FDA00036665537200000311
为虚拟电厂接纳光伏在时刻t的发电因子；
Figure FDA00036665537200000312
Lst分别为光伏发电在时刻t工作时的光照强度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境的光照强度；δpv为光伏发电出力温度变化调节因子；
Figure FDA00036665537200000313
Tamb分别为光伏发电在时刻t工作时的温度、标准规范测试环境下光伏发电工作环境温度；Ppv,st为标准规范测试环境下光伏发电出力；
Figure FDA00036665537200000314
为光伏在时刻t的发电功率；
建立风机发电模型，表达式如下：
Figure FDA0003666553720000041
式中：
Figure FDA0003666553720000042
为风机在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000043
为风机发电的额定容量；vt、vin、vrat、vout分别为风机时刻t的工作时的风速、风机启动风速、风机额定风速、风机截止风速。
8.根据权利要求4所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述设置虚拟电厂发电输入侧安全运行约束条件包括：
光伏发电安全运行约束表达式如下：
Figure FDA0003666553720000044
式中：
Figure FDA0003666553720000045
为光伏在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000046
分别为光伏发电出力下限、上限；
Figure FDA0003666553720000047
分别为虚拟电厂内所有光伏在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；
Figure FDA0003666553720000048
分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；
光伏发电总装机容量约束表达式如下：
Figure FDA0003666553720000049
式中：
Figure FDA00036665537200000410
分别为虚拟电厂内所有光伏发电功率上限；
Figure FDA00036665537200000411
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εpv、
Figure FDA00036665537200000412
分别为光伏发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的光伏渗透率系数上限值；
风机发电安全运行约束表达式如下：
Figure FDA0003666553720000051
式中：
Figure FDA0003666553720000052
为风机发电在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000053
分别为风机发电出力下限、上限；
Figure FDA0003666553720000054
分别为虚拟电厂内所有风机发电在时刻t的发电功率、发电功率下限、发电功率上限；
Figure FDA0003666553720000055
分别为虚拟电厂内所有风机发电功率下限的裕度调节系数、发电功率上限的裕度调节系数；
风机发电总装机容量约束表达式如下：
Figure FDA0003666553720000056
式中：
Figure FDA0003666553720000057
分别为虚拟电厂内所有风机发电功率上限；
Figure FDA0003666553720000058
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷；εwp、
Figure FDA0003666553720000059
分别为风机发电在虚拟电厂中的渗透率系数、虚拟电厂中所能接受的风机发电渗透率系数上限值；
常规发电机组安全运行约束表达式如下：
Figure FDA00036665537200000510
式中：
Figure FDA00036665537200000511
分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure FDA00036665537200000512
为常规发电机组的最小启动系数，也称为设备切除系数；
Figure FDA00036665537200000513
分别为常规发电机组发电出力下限、上限；
Figure FDA00036665537200000514
Figure FDA00036665537200000515
分别为常规发电机组在时刻t、在时刻t+1的发电功率；
Figure FDA00036665537200000516
分别为常规发电机组的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；
Figure FDA00036665537200000517
为优化调度周期内允许常规发电机组最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长；
虚拟电厂与大电网联络线物理传输约束表达式如下：
Figure FDA0003666553720000061
式中：
Figure FDA0003666553720000062
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure FDA0003666553720000063
当
Figure FDA0003666553720000064
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure FDA0003666553720000065
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure FDA0003666553720000066
分别为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限、上限。
9.根据权利要求4所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述设置虚拟电厂负荷需求侧安全运行约束条件包括：
可转移电力负荷运行约束条件表达式如下：
Figure FDA0003666553720000067
式中：
Figure FDA0003666553720000068
为虚拟电厂在时刻t的转移电力负荷变化量；
Figure FDA0003666553720000069
分别为可转移电力负荷允许电力负荷转移时段、不允许电力负荷转移时段；
可转移热力负荷运行约束条件表达式如下：
Figure FDA00036665537200000610
式中：
Figure FDA00036665537200000611
为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；
Figure FDA00036665537200000612
分别为可转移热力负荷允许热力负荷转移时段、不允许热力负荷转移时段；
电制热单元安全运行约束表达式如下：
Figure FDA00036665537200000613
式中：
Figure FDA00036665537200000614
分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure FDA0003666553720000071
为电制热单元的最小启动系数，也称为设备切除系数；
Figure FDA0003666553720000072
分别为电制热单元制热出力下限、上限；
Figure FDA0003666553720000073
分别为电制热单元在时刻t、在时刻t+1的制热功率；
Figure FDA0003666553720000074
分别为电制热单元的下爬坡速率下限、上爬坡速率上限；
Figure FDA0003666553720000075
为优化调度周期内允许电制热单元最大启动次数；Toper、Δt分别为虚拟电厂动态调度仿真周期、仿真设置时间步长。
10.根据权利要求4所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述设置功率平衡安全运行约束条件包括：
电功率平衡约束条件表达式如下：
Figure FDA0003666553720000076
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure FDA0003666553720000077
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000078
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；
Figure FDA0003666553720000079
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率；
Figure FDA00036665537200000710
为电制热单元在时刻t的耗电功率；
Figure FDA00036665537200000711
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；
热功率平衡约束条件表达式如下：
Figure FDA00036665537200000712
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure FDA00036665537200000713
为电制热单元在时刻t的制热功率；
Figure FDA00036665537200000714
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；
Figure FDA00036665537200000715
Figure FDA00036665537200000716
分别为虚拟电厂在时刻t的常规热力负荷、可转移热力负荷、转移热力负荷变化量。
11.根据权利要求4所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述设置多元化储能设备安全运行约束包括：
电储能运行约束条件表达式如下：
Figure FDA0003666553720000081
式中：
Figure FDA0003666553720000082
分别为电储能设备在时刻t的放电功率、充电功率；
Figure FDA0003666553720000083
Figure FDA0003666553720000084
分别为电储能设备放电功率上限、充电功率上限；
Figure FDA0003666553720000085
为电储能设备在时刻t的储电量；
Figure FDA0003666553720000086
分别为电储能设备实时储电量上限因子、下限因子；
Figure FDA0003666553720000087
为电储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；
热储能运行约束条件表达式如下：
Figure FDA0003666553720000088
式中：
Figure FDA0003666553720000089
分别为热储能设备在时刻t的放热功率、蓄热功率；
Figure FDA00036665537200000810
Figure FDA00036665537200000811
分别为热储能设备放热功率上限、蓄热功率上限；
Figure FDA00036665537200000812
为热储能设备在时刻t的储热量；
Figure FDA00036665537200000813
分别为热储能设备实时储热量上限因子、下限因子；
Figure FDA00036665537200000814
为热储能设备的额定容量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期。
12.根据权利要求4所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述设置虚拟电厂旋转备用约束条件的表达式如下：
Figure FDA00036665537200000815
式中：∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；
Figure FDA00036665537200000816
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure FDA00036665537200000817
为常规发电机组发电出力上限；μpv、μwp分别为光伏发电出力、风机发电出力的最大变化率；
Figure FDA00036665537200000818
Figure FDA0003666553720000091
分别为光伏、风电在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000092
为虚拟电厂与大电网之间的联络线输送功率的下限；ocon、otran分别为常规电力负荷、可转移电力负荷预测误差；
Figure FDA0003666553720000093
分别为虚拟电厂在时刻t的常规电力负荷、可转移电力负荷、转移电力负荷变化量；
Figure FDA0003666553720000094
为电储能设备充电功率上限。
13.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述经济动态调度模型的表达式如下：
Figure FDA0003666553720000095
式中：f￥为虚拟电厂的净经济效益；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；ιpv、ιwp、ιgen分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电的单位功率等效经济成本因子；
Figure FDA0003666553720000096
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000097
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；ρe,inc、ρh,inc分别为可转移电力负荷、可转移热力负荷的单位转移功率激励经济成本系数；
Figure FDA0003666553720000098
分别为虚拟电厂在时刻t向大电网购电的分时电价、向大电网售电的分时电价；
Figure FDA0003666553720000099
为虚拟电厂在时刻t的常转移电力负荷变化量；
Figure FDA00036665537200000910
分别为虚拟电厂在时刻t的转移热力负荷变化量；
Figure FDA00036665537200000911
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure FDA00036665537200000912
当
Figure FDA00036665537200000913
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure FDA00036665537200000914
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure FDA00036665537200000915
分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。
14.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：低碳动态调度模型的表达式如下：
Figure FDA0003666553720000101
式中：
Figure FDA0003666553720000102
为虚拟电厂净节约碳排放量；Toper为虚拟电厂动态调度仿真周期；∑(*)为虚拟电厂内同类资源整体聚合；πpv、πwp、πgen、πlink分别为光伏发电、风机发电、常规发电机组发电、通过联络线向虚拟电厂传输功率的单位功率等效碳排放因子；
Figure FDA0003666553720000103
分别为光伏、风电、常规发电机组在时刻t的发电功率；
Figure FDA0003666553720000104
为常规发电机组在时刻t的启停状态变量，当启动运行时取值为0，停机时取值为1；
Figure FDA0003666553720000105
为虚拟电厂与大电网之间的联络线在时刻t的传输电功率，其中联络线传输电功率
Figure FDA0003666553720000106
当
Figure FDA0003666553720000107
取值为负时，表示虚拟电厂向大电网输送电能，当
Figure FDA0003666553720000108
取值为正时，表示大电网向虚拟电厂输送电能；
Figure FDA0003666553720000109
分别为虚拟电厂的向大电网购电时间集合、售电时间集合。
15.根据权利要求1所述的虚拟电厂集中控制下经济低碳双层动态调度方法，其特征在于：所述输出的虚拟电厂各类型调度结果信息包括新能源发电出力数据、电制热单元耗电数据、电制热单元制热功率、电储能设备充放电功率、蓄热设备蓄放热功率、常规发电机组电出力数据、可转移电力负荷转移量、可转移热力负荷转移量、联络线输送功率数据、虚拟电厂经济成本结果、虚拟电厂净节约碳排放量数据中的一种或多种。
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