[發明專利]一種基于主從博弈策略的虛擬電廠優化調度方法

在審

• 申請號: 201910238444.1
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109902884A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 吳紅斌;劉鑫;李詩偉;林雪杉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種基于主從博弈策略的虛擬電廠優化調度方法，其步驟包括：1分析及構建含多負荷類型的虛擬電廠模型；2基于現有的電力市場交易機制建立虛擬電廠交易模型；3建立考慮不確定性因素的風險成本模型；4采用主從博弈策略對虛擬電廠進行優化調度；5通過強化學習算法對優化調度模型進行求解。本發明考慮了虛擬電廠中分布式能源出力的波動性和負荷預測的不確定性，構建了虛擬電廠在電力市場中的經濟調度模型，采用主從博弈策略和強化學習算法優化求解，從而達到提高虛擬電廠的生產效益、降低負荷購電成本的目的。

技術領域

本發明涉及分布式電源優化運行領域，更具體地說本發明涉及一種基于主從博弈策略的虛擬電廠優化調度方法。

背景技術

近年來光伏電站、風力發電廠等清潔能源在中國發展迅速，由于分布式能源出力的不確定性，大規模的分布式能源接入配電網將會加劇電網負荷峰谷差，對其安全運行造成了一定的影響。另一方面隨著電動汽車的急劇增長，電網的負荷類型也不再是單一的傳統負荷，還具有時空不確定性的可控負荷。虛擬電廠技術作為一種新型的能源管理系統，越來越多的被應用到電力市場和電網運行中分布式能源協調管理之中。虛擬電廠的主要作用是協調控制多樣化的分布式能源實現高質量的電能輸出，采用合理的管理模式對于虛擬電廠的優化運營尤為重要。

現有的虛擬電廠優化調度方法有很多種：考慮分布式能源出力不確定性隨機規劃法和備用整定法，該類方法用來處理分布式能源出力的隨機性和波動性取得了很好的效果，但為了保障供電可靠性，盲目地提高能源儲備造成了不必要的浪費；兩階段優化調度方法，主要是采集虛擬電廠內部的發、售電信息以及外部的市場激勵政策，進而構建經濟調度模型和安全調度模型進行求解，該方法的缺點是需要以大規模不確定性因素準確的概率分布信息為前提，優化調度方式的精準性存在欠缺。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種基于主從博弈策略的虛擬電廠優化調度方法，以期能夠為決策者提供最優的調度方案，從而達到提高虛擬電廠運營利益的目的。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

本發明一種基于主從博弈策略的虛擬電廠優化調度方法，所述虛擬電廠是由光伏電站、儲能系統和電動汽車聚合商組成，其特點是，所述虛擬電廠優化調度的方法是按如下步驟進行：

步驟1、分析及構建含多負荷類型的虛擬電廠模型：

步驟1.1、設定光伏的概率密度函數為Beta分布，根據歷史氣象數據中各時段平均光照強度計算Beta分布的參數；并利用蒙特卡洛抽樣隨機產生光伏電站出力數據；

步驟1.2、采用硫酸鐵鋰電池作為儲能單元，并構建儲能系統的經濟模型；

步驟1.3、根據電動汽車接入配電網的時刻表構建電動汽車的數學模型；

步驟1.4、根據負荷的重要程度，將用戶L分為一級用戶L1和二級用戶L2，并根據負荷的可調度情況，將一級用戶L1和二級用戶L2中的負荷分為傳統負荷和可調度負荷；

步驟2、基于電力市場交易機制，利用式(1)建立虛擬電廠交易模型：

式(1)中：表示t時刻虛擬電廠在日前電力市場DAM中的收益；k_s表示虛擬電廠的備用容量；P_t^VPP為t時刻虛擬電廠VPP的發電功率；和分別為t時刻虛擬電廠在日前電力市場DAM中的售電價格和購電價格；

步驟3、建立考慮不確定性因素的風險成本模型：

步驟3.1、采用蒙特卡洛模擬產生多個出力場景并計算期望值，從而將光伏出力及負荷需求的不確定性轉化為確定性問題；

步驟3.2、利用式(2)得到t時刻虛擬電廠的風險成本R_t：