[發明專利]一種基于虛擬電廠的源網協同動態優化方法

在審

• 申請號: 202010722503.5
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111740430A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 邱迪;劉東;陳飛;樊強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

本發明公開了一種基于虛擬電廠的源網協同動態優化方法，包括了根據虛擬電廠內部蓄電池充放電的連續過程，構建虛擬電廠的動態數學模型；將配電網控制設備的動作次數以罰函數形式表示，構建配電網控制設備的動態數學模型；利用所述虛擬電廠的動態數學模型和所述配電網控制設備的動態數學模型對虛擬電廠進行動態優化。本發明針對配電網離散控制設備動作次數約束和蓄電池充放電平衡約束造成的動態無功優化問題，提出一種時段解耦策略，將優化問題轉為逐時段連續優化，并建立動態的虛擬電廠和配電網無功協同優化模型，利用優化過程中控制變量和狀態變量的信息進行源網協同的無功趨優控制。

技術領域

本發明涉及智能配電網的技術領域，尤其涉及一種基于虛擬電廠的源網協同動態優化方法。

背景技術

隨著分布式能源的快速發展和新技術的應用，電力系統面臨著一些巨大的挑戰。可再生能源的不確定性和分布式電源DER大量接入電網的復雜性使電力系統的管理變得越來越困難。因此，應以適當的方式利用分布式電源，而不是成為使他們電網的負擔，虛擬電廠(VPP)正是處理這一問題的一種前瞻性技術模式。

目前，對于虛擬電廠參與電力市場的研究多為能量市場方面，而對于輔助服務市場的研究處于起步階段。信息技術和通信技術飛速發展，為虛擬電廠的建設與發展提供了有力的支撐，在此背景下對虛擬電廠進行無功輔助服務的研究，可以擴展虛擬電廠的功能，進一步保障虛擬電廠參與電力系統運行的電能質量和系統安全。

電力系統的無功平衡與電能質量密切相關，通過虛擬電廠協調分布式電源和分布式儲能的協同工作，并以輔助服務價格激勵分布式發電商參與無功服務，配合配電網協同解決分布式能源高滲透率接入電網造成的電壓越限等問題，可以降低分布式電源并網對公網的影響，減少分布式電源增長造成的調度困難。對維護系統穩定運行，提高分布式電源無功功率的利用率，降低電網調壓成本的同時提高整體經濟效益有重要意義。因此，本發明將基于虛擬電廠，研究含分布式電源和分布式儲能的配電網的源網協同優化技術。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在配電網離散控制設備動作次數約束和蓄電池充放電平衡約束造成的動態無功優化的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：構建虛擬電廠的動態數學模型和配電網控制設備的動態數學模型，通過時段解耦將優化問題轉為逐時段連續優化，實現了含虛擬電廠配電網的無功趨優控制。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：根據虛擬電廠內部蓄電池充放電的連續過程，構建虛擬電廠的動態數學模型；將配電網控制設備的動作次數以罰函數形式表示，構建配電網控制設備的動態數學模型；利用所述虛擬電廠的動態數學模型和所述配電網控制設備的動態數學模型對虛擬電廠進行動態優化。

作為本發明所述的基于虛擬電廠的源網協同動態優化方法的一種優選方案，其中：利用蓄電池上一時刻的電量、此時段的充電量和放電量可以得到蓄電池下一時刻的電量，其公式表示如下：

E(t)＝E(t-1)(1-σ)-P_dis(t)Δt/η_dis+P_ch(t)Δtη_ch

其中，E(t)、E(t-1)分別為t、t-1時刻的蓄電池剩余電量(kWh)，，P_ch、P_dis分別為蓄電池的充電功率和放電功率，η_ch、η_dis分別為蓄電池的充電效率和放電效率，σ為蓄電池的自放電率。

作為本發明所述的基于虛擬電廠的源網協同動態優化方法的一種優選方案，其中：所述配電網控制設備包括電容器組和有載調壓器。