[发明专利]一种基于微电网调度的虚拟电厂能源管理方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于微电网调度的虚拟电厂能源管理方法，以降低成本、提高收益为优化目标，计及出力上下限、电价、电量等约束条件，建立了多个虚拟电厂参与竞价与收益分配的博弈模型。对人工蜂群算法进行了改进，避免其陷入局部最优，利用改进后的人工蜂群算法对建立的博弈模型进行求解，提高了收敛速度。本发明提高了虚拟电厂内部竞价过程中的收益。

技术领域

本发明属于电力能源管理技术领域，具体涉及一种基于微电网调度的虚拟电厂能源管理方法，还涉及一种基于微电网调度的虚拟电厂能源管理装置。

背景技术

随着经济的发展，可再生能源的开发和利用逐渐成为社会可持续发展的必由之路。而微电网(Micro Grid，MG)作为一种新的分布式能源的形式，以其调度灵活等优点受到了越来越多的重视。微电网中虚拟电厂(Virtual Power Plant，VPP)是一种能够整合微电网中不同发电单元、储能部门与响应性负荷的重要形式之一，作为整体参与电力市场，具有很强的稳定性与市场竞争力。

微电网的概念反映了分布式能源的集成，该能源可以两种模式运行，即并网模式和孤岛模式。微电网通常以并网模式使用，以最大程度地降低成本；它们还用于孤岛模式以提高可靠性。微电网的连接导致形成混合网络，与单个微电网相比，混合网络有助于降低并网模式下的网络运营成本，并减轻孤岛模式下的负载削减。此外，虚拟电厂概念是指负载，分布式能源和能量存储系统的集成集合。系统所有者应考虑与分布式能源操作，虚拟电厂的负载，系统电压和频率水平以及系统条件相关的约束，尝试提高系统可靠性并降低系统运行成本。虚拟电厂的所有者根据市场价格安排其装载和订购日期。

目前有相关研究提出了电力市场环境下的微电网双层经济调度优化模型，通过算例分析验证建立双层优化，微电网可在电力市场竞争环境下获得更好的经济效益。也有学者提出了一种考虑虚拟电厂参与各子市场的合理交易策略，对虚拟电厂参与市场交易具有借鉴意义。

上述内容分别研究了微电网调度问题和虚拟电厂能源交易问题，对参与电力市场交易具有借鉴意义，但并没有把微电网与虚拟电厂结合起来进行分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于微电网调度的虚拟电厂能源管理方法，以降低成本和提高收益为目标，为企业提供一种合理的、可行的能源管理方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于微电网调度的虚拟电厂能源管理方法，包括以下过程：

获取每个虚拟电厂的内部组成元素以及各组成元素的运行数据；

获取多个虚拟电厂参与电力市场进行竞争的非合作博弈模型，所述非合作博弈模型中每个虚拟电厂以追求最大化社会效益为目标，且满足竞价约束条件；

基于获取的数据，求解非合作博弈模型，获得每个虚拟电厂的竞标策略，所述竞标策略包括竞标电量和竞标电价。

可选的，所述虚拟电厂的内部组成元素包括电动汽车、风光、燃气轮机和需求响应的任意组合。

可选的，所述非合作博弈模型包括：

每个虚拟电厂的目标函数如下：

式中：P表示虚拟电厂i的社会效益，M_t表示t时段虚拟电厂i的总收益；表示t时段燃气轮机的发电成本；表示t时段中断负荷的补偿成本；表示t时段电动汽车的损耗成本；

其中各个成本的具体表达式为：

(1)燃气轮机发电成本

燃气轮机的成本由其生产、启动停止和碳排放惩罚共同决定；燃气轮机的运行特性分为高恒功率运行，功率调整时滞，低恒功率运行三个时段；