[發明專利]一種基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調控方法

在審

• 申請號: 202211596263.4
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116029424A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 張繼廣;李憶;樂鷹;孫宇航;周保中;畢圣;趙琦;郭超;孫詩潔;謝康;許皓文;呂若佳
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司;浙大城市學院;浙江大學紹興研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 李浩楠

本發明公開了一種基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調控方法，包括以下步驟：確定典型虛擬聚合商的基本結構和能流關系，建立虛擬聚合商供能設備、能量轉換設備和儲能設備的數學模型。確定設備運行參數及其物理意義，給出能量梯級利用和可再生能源消納的方式?？紤]系統經濟性和負荷不確定性等因素，確定虛擬聚合商各部分模型的約束，包括功率平衡、能量交互和模型特性約束。把最小化虛擬聚合商總運行代價作為目標函數，建立基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調度和控制策略。本發明在滿足系統供需平衡的基礎上能有效降低虛擬聚合商系統總運行代價，能充分考慮當前虛擬聚合商的狀態并作出及時修正，實現調度的實時性，提高了系統穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調控方法，具體涉及了一種集合電冷熱能量形式的虛擬聚合商，能夠有效降低虛擬聚合商的系統總運行代價，實現可再生能源的消納和能量的梯級利用。

背景技術

虛擬聚合商能集合不同形式的能量來源以及電負荷、熱負荷和冷負荷等多種不同類型的負載，對各子系統以虛擬聚合商進行整體的優化調度，能滿足供應商與用戶之間的供需平衡，同時，各模塊之間的深度耦合能充分利用各自優勢，提高能源利用效率，降低系統運行成本。另外，分布式能源的接入導致虛擬聚合商具有較復雜的運行場景，給電力系統經濟安全和高效運行帶來挑戰。因此，探究一種適用于互補集成、產供消一體化的虛擬聚合商優化調度策略方法，對于提高電力系統的運行效率，節省系統運行成本，維持系統安全可靠運行具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調控方法。為了解決背景技術中存在的問題和需求，本發明首先建立虛擬聚合商系統的數學模型，然后確定虛擬聚合商各部分模型的約束，把最小化虛擬聚合商總運行成本作為目標函數，建立基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調度方法，最后進行優化計算，設置三種運行方式，確定能適應預測曲線的調度控制策略。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調控方法，其特征是，步驟如下：

步驟1：確定虛擬聚合商內部的基本結構和能流關系，給出能量梯級利用和可再生能源消納的方式；

步驟2：建立虛擬聚合商供能設備、能量轉換設備和儲能設備等部分的數學模型；

步驟3：考慮虛擬聚合商經濟性和負荷不確定性等因素，確定虛擬聚合商各部分模型的約束，包括功率平衡約束、能量交互約束和模型特性約束；

步驟4：把最小化虛擬聚合商總運行代價作為目標函數，建立一種基于模型預測控制的虛擬聚合商優化調度和控制策略；

步驟5：確定虛擬聚合商模塊的基本參數，利用預測模型計算得出分布式能源發電設備和負荷的預測曲線，設置三種運行方式；

步驟6：考慮模型預測控制，對虛擬聚合商的各模塊出力進行分析，提出調度控制策略。

其中，步驟1具體為：一種典型的虛擬聚合商包括電、冷、熱三種能量形式，針對天然氣剩余利用價值協調其他形式的供需平衡，即采用余熱回收裝置等設備對燃氣輪機等以天然氣為燃料的設備進行二次利用，以熱能的形式補充吸收式制冷機的輸入，實現能量梯級利用。將儲能設備引入虛擬聚合商能有效緩解供需不平衡導致的頻繁調度問題，在供大于求時作為負荷以某種能量形式吸收儲存起來，在供不應求時作為出力設備提供這種形式的能量。在此基礎上，配合電網和可再生能源的接入，不僅能夠通過各種形式能量轉換實現可再生能源的消納，在滿足用戶負荷需求的同時還能夠減少能源損耗、提高系統環保性。

步驟2具體為：虛擬聚合商內部包括了多種能量形式的供能和用能模塊，不僅有電能、熱能、天然氣等流通形式，還集成了儲能設備以及可再生能源利用設備等，其中，各模塊之間深度耦合，在相互轉換、相互依存的情況下達到系統供需保持平衡的狀態。分析虛擬聚合商主要設備的輸入輸出特性，建立燃氣輪機、余熱回收單元、燃氣鍋爐、吸收式制冷機和熱制冷機、儲能設備的數學模型。