一種基于統一電力市場含蓄電池的虛擬電廠優化調度方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于配電網能量優化研究領域，更具體地涉及一種基于統一電力市場含蓄 電池的虛擬電廠優化調度方法。
【背景技術】
[0002] 虛擬電廠是將分布式電源（DG)、可控負荷和蓄電池（ESS)有機結合，通過配套的 調控技術、通信技術實現對各類分布式資源進行整合調控的載體，多點接入電網。虛擬電廠 通過與電網能量交換和內部能量協調流動兩種形式實現能量的最優分配和電力供應主體 的利潤最大化。對于虛擬電廠的市場報價策略已經有一些研究，主要根據電力價格，零售價 格以及負荷波動，虛擬電廠與電力市場進行合理的電力貿易。但是目前的電能交易采用日 前市場和實時市場分開交易的模式，日前交易按照預測負荷采購電能，實時交易則根據實 際需求與預測負荷之間差額部分購買平衡電能。這種交易模型割裂了日前市場和實時市場 之前的聯系，不能獲取最優的電能交易方案。
[0003] 此外蓄電池儲存電量和釋放電量必須處于合理的范圍內，保證蓄電池避免過沖和 放電過量，通常采用荷電量建立約束條件。但是蓄電池在使用過程，電池容量會逐漸損失且 難以恢復，使用壽命受到限制。模型中只考慮蓄電池的荷電量，忽略對蓄電池容量損失的分 析，以及在深度放電后，如得不到及時再充，將造成蓄電池容量損失且難以恢復。為了確保 蓄電池容量在最大范圍內恢復，在深度放電后的再充時，使蓄電池處于微量的過充狀態，且 在該過程未完成前禁止放電。對蓄電池建立詳細的約束模型，并研究基于統一電力市場下 的虛擬電廠優化調度方法具有重要理論意義與現實意義。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中存在的問題，本申請提供的是一種基于統一電力市場含蓄電池的 虛擬電廠優化調度方法，其中通過對同一電力市場的購買和出售電能模型的設置方式進行 研究和涉及，實現在統一電力市場下優化電能交易，提高了虛擬電廠的收益，同時保證蓄電 池深度放電后能夠及時進行充電，減少蓄電池的運行損耗等優點，因而尤其適用于虛擬電 廠的應用場合。
[0005] 為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于統一電力市場含蓄電 池的虛擬電廠優化調度方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0006] (1)輸入電力市場價格、虛擬電廠中負荷需求以及分布式電源、蓄電池相關參數；
[0007] (2)建立蓄電池循環壽命模型和運行費用模型；
[0008] (3)建立蓄電池的充放電約束以及深度放電約束；
[0009] (4)基于蓄電池的充放電約束以及深度放電約束，將預測負荷擬合為正態分布；
[0010] (5)基于預測負荷的正態分布，將實時市場購買的電能擬合為正態分布，并建立基 于同一電力市場的購買電能模型；將實時市場出售的電能擬合為正態分布，并建立同一電 力市場下的出售電能模型；
[0011] (6)基于蓄電池循環壽命模型、運行費用模型、同一電力市場的購買和出售電能模 型，建立基于同一市場的虛擬電廠優化調度模型。
[0012] 優選地，所述分布式電源的相關參數為分布式電源的約束參數、開機費用、關機費 用以及運行費用系數。
[0013] 優選地，所述蓄電池的相關參數為額定容量、深度放電約束參數、運行費用系數。
[0014] 總體而言，按照本發明的上述技術構思與現有技術相比，主要具備以下的技術優 占 .
[0015] 1、本發明在日前市場不必根據預測負荷進行采購和售賣電能，將日前交易電量作 為需要優化確定的量，協調日前市場和實時市場，建立基于統一電力市場的交易模型，提高 了虛擬電廠的收益；
[0016] 2、本發明建立電池循環壽命和充放電深度的數學模型，約束蓄電池的充放電周期 和深度放電后的充電間隔，可以減少電池壽命損耗。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明實施例的一種基于統一電力市場含蓄電池的虛擬電廠優化調度方 法的有效性的實現流程示意圖；
[0018] 圖2是本發明實施例的虛擬電廠網絡拓撲結構示意圖；
[0019] 圖3是本發明實施例的虛擬電廠中蓄電池容量結果圖；
[0020] 圖4是本發明實施例的虛擬電廠中蓄電池運行費用結果圖；
[0021] 圖5是本發明實施例的基于統一市場虛擬電廠電能交易結果圖；
[0022] 圖6是本發明實施例的基于統一市場和獨立市場虛擬電廠收益結果圖。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0024] 如圖1所示，本發明實施例的基于統一電力市場含蓄電池的虛擬電廠優化調度方 法包括如下步驟：
[0025] SI:輸入預測負荷需求；實時市場售電價格、實時市場購電價格、日前市場電力價 格；虛擬電廠中分布式電源的約束參數、開機費用、關機費用以及運行費用系數。虛擬電廠 中蓄電池的額定容量、深度放電約束參數、運行費用系數。
[0026] S2:根據放電深度建立蓄電池的循環壽命模型和運行費用模型
[0027] 放電深度決定電池的循環壽命，采用荷電量表示電池的放電深度，建立電池循環 壽命和放電深度之間的數學模型
[0029] 式中cl是蓄電池壽命；D表示放電深度；DR表示電池的額定放電深度；SOC表示荷 電量；β。，β D β 2為常數；
[0030] 蓄電池的運行費用為由電池老化造成的更換費用：
[0032] 式中rc表示單塊電池的更換費用；表示每次放電造成的老化損耗；&t為 布爾量，決定電池是否放電。
[0033] S3 :建立蓄電池的充放電約束以及深度放電約束電池的SOC必須被限制一個合理 范圍內以避免過沖和深放電。
:示電池 i的SOC的上下限·
[0036] 蓄電池在深度放電后，如得不到及時再充，將造成蓄電池容量損失且難以恢復。因 此當電池接近深度放電水平時，必須立刻進行充電，并且在充滿前不允許放電操作，深度 放電后再次充電時間滿足約束
[0039] 式中rif1表示深度放電和下次充電之間的最小時間間隔；'表示標準化后的荷 電量；τI表示荷電量的時間常數
[0040] S4:利用統計學中直方圖、經驗分布等數據處理方法將預測負荷擬合為如下的正 態分布。
[0042] 式中邙為負荷需求；5丨為電力負荷的預測值；〇 ,為預測值的方差N表示正態分 布函數。
[0043] S5:日前市場購買電能可以不等于預測負荷，綜合考慮虛擬電廠中分布