1虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

目前研究廣泛將虛擬電廠定義為由商業(yè)型虛擬電廠(CommercialVpp,CVpp)和技術(shù)型虛擬電廠(TechnicalVpp,TVpp)兩部分構(gòu)成。CVpp主要從經(jīng)濟(jì)調(diào)度的層面對虛擬電廠進(jìn)行精細(xì)化的控制和調(diào)度,根據(jù)電力市場中的信息和虛擬電廠中的分布式電源信息優(yōu)化決策,對外產(chǎn)生虛擬電廠的整體市場方案,對內(nèi)產(chǎn)生各分布式電源的調(diào)度方案。TVpp主要是從安全調(diào)度的層面對虛擬電廠的經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略進(jìn)行修正和再調(diào)度,使虛擬電廠的調(diào)度方案和競標(biāo)計劃滿足電網(wǎng)潮流約束,保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。其運行調(diào)度框架如圖l所示。

根據(jù)圖1所示,虛擬電廠的調(diào)度過程可概括如下:

(1)收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)測。商業(yè)型虛擬電廠(CVpp)聚合分布式能源(DER)的狀態(tài)參數(shù),具體包括可控電源的最大和最小出力、爬坡速度,不可控電源的預(yù)測發(fā)電量以及以上信息的歷史數(shù)據(jù)等:電源的用電信息包括負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、可控負(fù)荷的功率和時段信息以及以上信息的歷史數(shù)據(jù)等。同時,CVpp收集電力市場的歷史電價數(shù)據(jù)。

(2)CVpp制定經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。CVpp根據(jù)電源、負(fù)荷、電價的預(yù)測數(shù)據(jù),結(jié)合爬坡、單時段最大最小出力等各約束參數(shù),建立經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型并求解,制定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。經(jīng)濟(jì)調(diào)度的優(yōu)化目標(biāo):建立以利潤最大化為目標(biāo)的函數(shù):經(jīng)濟(jì)調(diào)度的約束條件:電源出力的上下限約束、電源出力的爬坡約束、可控電源的最大和最小啟停時間約束、可控負(fù)荷功率約束和能量平衡約束。

(3)TVpp確認(rèn)并修正經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案(安全調(diào)度)。TVpp接收CVpp的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案,并根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、潮流約束等條件,建立安全調(diào)度模型,對最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案進(jìn)行修正,以滿足配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。安全調(diào)度優(yōu)化目標(biāo):建立以方案修正量(離差)最小為目標(biāo)的函數(shù):約束條件包括:線路的功率約束、線路的電流約束、節(jié)點電壓約束、系統(tǒng)運行約束、與大電網(wǎng)連接點的容量約束等。這一部分的操作可由地調(diào)承擔(dān)。

(4)輸電網(wǎng)安全確認(rèn)。TVpp將根據(jù)修正后的調(diào)度方案,生成Vpp的整體成本和技術(shù)特性,并將其遞交給輸電系統(tǒng)調(diào)度員(Tso)進(jìn)行技術(shù)確認(rèn),以使Vpp對大電網(wǎng)的發(fā)送電能夠不影響輸電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

(5)CVpp進(jìn)行市場競標(biāo)。一旦得到Tso的技術(shù)確認(rèn)信號,TVpp則將修正后的最優(yōu)調(diào)度方案反饋至CVpp,并由CVpp向電力市場提交競標(biāo)方案。

(6)電力市場核對確認(rèn)。電力市場在接收CVpp提交的競標(biāo)方案后,與Tso核對TVpp提交的調(diào)度方案,若方案一致,則授權(quán)CVpp的調(diào)度方案。

(7)執(zhí)行調(diào)度方案。CVpp或TVpp按調(diào)度方案控制各分布式電源等執(zhí)行發(fā)電計劃。

2商業(yè)型虛擬電廠

CVpp是從商業(yè)收益角度考慮的虛擬電廠,是虛擬電廠運行的一個主要模塊。CVpp的基本功能是根據(jù)電價預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測、電源出力預(yù)測以及虛擬電廠中各分布式電源的基本信息和約束,制定虛擬電廠經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案,并與電力市場進(jìn)行互動。CVpp在運行過程中并不計及調(diào)度計劃及競標(biāo)方案對配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行可能造成的影響,在參與電力市場運行時,CVpp和傳統(tǒng)發(fā)電廠處于一個同等的地位。

圖2具體說明了CVpp運行的大致流程。對于電力市場而言,虛擬電廠所代表的是一個電源聯(lián)合體,虛擬電廠的發(fā)電容量即為所有分布式電源的總?cè)萘?這樣就消除了單一電源并網(wǎng)參與電力市場時所面臨的容量限制,使得小容量、分散的分布式電源也取得了市場獲益的機(jī)會,更有利于分布式電源的經(jīng)濟(jì)運行和發(fā)展。CVpp代表各不同容量、不同特點的分布式電源加入電力市場后,CVpp將根據(jù)電力市場的信息(如電價、合約要求等)制定經(jīng)濟(jì)最優(yōu)發(fā)電計劃和市場競標(biāo)方案。CVpp將分布式能源(DistributedEnergyResources,DER)聚合后的容量和特性類似于傳統(tǒng)的小型發(fā)電廠,因此虛擬電廠將同傳統(tǒng)發(fā)電廠一起參與市場競標(biāo)。

3技術(shù)型虛擬電廠

TVpp是從電網(wǎng)管理角度考慮的虛擬電廠,是虛擬電廠運行的另一個主要模塊。TVpp的主要功能包括為配電系統(tǒng)調(diào)度員(Distributionsystemoperator,Dso)提供系統(tǒng)安全穩(wěn)定管理、為輸電系統(tǒng)調(diào)度員(Transmissionsystem0perator,Ts0)提供系統(tǒng)平衡和輔助服務(wù)。

圖3概括了TVPP運行的大致流程。首先,由CVPP向TVPP提供本地配電網(wǎng)中分布式能源的運行參數(shù)、發(fā)電計劃、市場競價方案等信息。接著,TVPP整合CVPP提供的數(shù)據(jù)及配電網(wǎng)具體信息(包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點電壓約束、線路功率約束等),計算按原電源出力計劃執(zhí)行時本地配電網(wǎng)的潮流,檢測電網(wǎng)潮流是否越界,若有越界情況則對相應(yīng)的電源出力進(jìn)行修正,直至滿足潮流約束。根據(jù)修正后的電源調(diào)度方案,TVPP重新建立運行成本和運行特性,并提交由Ts0進(jìn)行評估。在運行成本和運行特性得到技術(shù)確認(rèn)之后,虛擬電廠將按最終提交的調(diào)度方案發(fā)電,否則需要根據(jù)Ts0的否定方案重新制定電源調(diào)度方案。

4結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了虛擬電廠的調(diào)度過程,且根據(jù)執(zhí)行功能的不同將虛擬電廠分為商業(yè)型虛擬電廠和技術(shù)型虛擬電廠兩大類,重點介紹了兩者的功能模塊及輸入輸出特性,為實際研究打下了堅實的理論基礎(chǔ)。