[發明專利]基于模型預測控制的虛擬電廠-儲能系統能量協同優化調控方法

有效

• 申請號: 202010654087.X
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111934360B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 楊敏;趙力航;常偉光;楊強;董偉;張浙波;陳新琪
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司;浙江大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38;H02J3/00;H02J3/28;H02J3/24;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發明涉及一種基于模型預測控制的虛擬電廠?儲能系統能量協同優化調控方法，包括：步驟1、依據管轄范圍內包含新能源的虛擬電廠建立負荷、風電和光電出力預測模型；步驟2、將模型預測控制引入到虛擬電廠優化調度中。本發明的有益效果是：本發明一方面考慮到了未來一段時間的運行信息，既滿足電網潮流指標要求，同時更好地解決了實時的能量調度優化問題，可以實現全局時間尺度上的最優調度；另一方面，由于模型預測控制存在滾動優化和反饋校正環節，本發明可以有效避免預測誤差對優化結果的不確定性干擾；充分利用儲能設備、各時段可再生能源，既滿足本地負荷需求，又減小與電網間交換功率波動，實現虛擬電廠運行花費最小化。

技術領域

本發明涉及虛擬電廠運行控制與能量調度領域，尤其包括基于模型預測控制的虛擬電廠-儲能系統能量協同優化調控方法。

背景技術

近年來全球能源需求量在穩步增長，化石能源的有限儲量以及其對環境產生的負面影響，使許多國家解決此能源生產危機的戰略是發展可再生能源，增加大量分布式發電裝置，例如風力渦輪機，太陽能光伏發電板等。這使得在現有電力系統中可再生能源(RES)占有較高的滲透率，在電力系統中大規模、高比例接入會在能量控制和系統運行等方面帶來一系列挑戰。同時可再生能源一般具有自然地間歇性、隨機性、波動性等特點，難以對其直接安排生產計劃，這對電網的運行產生不利影響。隨著智能電網技術的快速發展，世界范圍內的學術、工業界逐步提出虛擬電廠(Virtual Power Plant，VPP)的概念，虛擬電廠是一個虛擬系統，有效整合了其管轄范圍內的分布式發電電源(DG)、儲能系統(ESS)及可控負荷，它能夠有效協調其管轄范圍內的各個分布式單元，對外實現有效控制輸電功率，對內實現合理配置及優化利用資源，作為整體參與電網運行，提升經濟效益。虛擬電廠并沒有改變分布式電源的并網方式，而是使用現代的技術，即首先利用通信等技術將分布式電源聚合，隨后在控制中心利用某種優化方法或軟件對接入的分布式電源進行控制協調，可再生的分布式能源的潛力得到充分的挖掘，分布式電源與電網間的矛盾也得到有效地解決。

虛擬電廠的能量調度問題通常歸結為日前計劃的離線優化、開環控制調度問題。傳統的優化調度方法是根據日前的預測數值來進行優化計算，并且一次性下發各個時刻各個單元的出力參考值，這種方法應用的前提是假設預測的負荷需求與分布式能源是準確的，然而這在實際應用中通常很難達到的，這是因為負荷存在的隨機性、特殊負荷存在暫時不確定性，以及可再生能源發電的自然間歇性、隨機性、波動性。當生產或發電可以準確預測時，利用這些附加信息可以更好地安排運行決策以提高虛擬電廠的整體效益，因此盡可能提升預測的精度是解決問題的方向之一。另一種克服預測問題不確定性的方向是發展在線的算法來實時地進行能量調度管理。這些方法對發電和負荷預測的要求不高，但是為使得這些應用滿足實時性要求，不得不在系統模型或數學處理方面做出簡化，且簡化后的策略雖然可以滿足實時性要求，但所得運行安排無法統籌一段時期的綜合效益，故而無法得到最優結果。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種基于模型預測控制的虛擬電廠-儲能系統能量協同優化調控方法。

這種基于模型預測控制的虛擬電廠-儲能系統能量協同優化調控方法，具體包括如下步驟：

步驟1、依據管轄范圍內包含新能源的虛擬電廠建立負荷、風電和光電出力預測模型，在日前調度階段，利用長短期記憶網絡(LSTM)預測得出未來一天各時段的負荷需求、風力渦輪機組的出力和光伏發電系統的出力；

步驟1.1、考慮充分利用各可再生能源、儲能設備、小型熱力機組并完全滿足負荷要求，建立功率平衡關系：

P_wind(t)+P_pv(t)+P_d(t)+P_ess(t)+P_grid(t)＝P_load(t) (1)