配电系统中分布式资源灵活性的可调度潜力量化评估方法

本发明涉及配电系统中资源灵活性评估领域，具体涉及一种通用分布式资源灵活性的可调度潜力量化评估方法。

背景技术：

1、新能源具有功率的波动性和分布位置的分散性，且随着新能源在配电系统中渗透率的逐渐提升，使得配电系统的可调节灵活性性调节逐渐下降不足，加剧了调度困难。而配电系统频繁地平衡新能源功率波动将成为配电系统运行的常态，这就要求配电系统有足够的调节和响应能力来应对新能源出力随机性与潜在发电量的季节性变化，即配电系统应有充足的灵活性供给能力。分散的分布式资源作为配电系统灵活性的主要来源，可成为潜力巨大的备用容量辅助服务与电力系统柔性的提供者。资源的灵活性潜力并非是确定的功率曲线，而是考虑变量间隐含约束关系的决策包络空间，需要形成一种可供调度机构调控的标准外特性表征形式。

2、虚拟电池(virtual battery,vb)模型能够较为优良地描述资源的灵活性。通过一套标准的电池参数以及时移的功率、能量边界来刻画出温控负荷的灵活性可行域，切实有效地降低了时耦资源灵活性量化的复杂程度。但目前研究忽视了各资源设备的异质性，且资源具有不同的调节特性，使得量化条件较为理想。因此，为了便于参与系统协调调度，提出通用的分布式资源灵活性统一量化体系十分必要。

技术实现思路

1、本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种配电系统中分布式资源灵活性的可调度潜力量化评估方法，以期能根据不同分布式资源的影响，建立通用虚拟电池等效模型量化以资源灵活性，并对资源调度结果进行评价，从而为分布式资源管控提供依据和参考。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、本发明一种配电系统中分布式资源灵活性的可调度潜力评估方法的特点在于，是按如下步骤进行；

4、步骤一、建立虚拟电池单元的通用灵活性供给模型，并引入灵活性可调度潜力决策空间：

5、步骤二、分别建立燃气轮机g、储能es、可控新能源res以及柔性负荷fl资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型，并引入资源的灵活性可调度潜力约束空间：

6、步骤三、构建四种资源下独立的虚拟电池参与日前协调优化调度模型：

7、步骤3.1、利用式(21)构建四种资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型参与日前协调优化调度的目标函数f；

8、

9、式(21)中：ces,t、cres,t、cg,t与cfl,t分别为储能es、可控新能源res、燃气轮机g以及柔性负荷fl在t时刻运行时所产生的能耗；cgrid,t为t时刻四种资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型与配电系统进行功率交互所产生的能耗；t为调度时间的总时段；

10、步骤3.2、构建日前协调优化调度模型的约束条件：

11、步骤四、利用求解器对前协调优化调度模型进行求解，得到调度方案，包括：四种资源下独立的虚拟电池单元在各时刻的出力、上调或上调灵活性供给以及能耗：

12、根据调度方案，利用式(32)引入灵活性的供需平衡贡献度评估指标，以反映各类资源对灵活性供需平衡的贡献程度：

13、

14、式(32)中：分别为第s种资源下虚拟电池单元u所能提供的上调与下调灵活性，ns为第s种资源下虚拟电池单元的总数，分别为第s种资源下ns个虚拟电池单元所能提供总上调与下调灵活性的供需平衡贡献度。

15、本发明所述的一种配电系统中分布式资源灵活性的可调度潜力评估方法的特点也在于，所述步骤一是按如下步骤进行：

16、步骤1.1、利用式(1)建立燃气轮机g、储能es、可控新能源res以及柔性负荷fl中任意第x种资源下虚拟电池单元j的通用灵活性供给模型：

17、

18、式(1)中：为第x种资源下的虚拟电池单元j在t时刻可调度灵活性能量；分别为第x种资源下虚拟电池单元j在△t时段内的上调、下调灵活性功率；和为第x种资源下每个虚拟电池单元的虚拟充电效率、虚拟放电效率；σx,j为第x种资源下虚拟电池单元j的能量耗散率；

19、步骤1.2、利用式(2)对通用灵活性供给模型的虚拟电池单元j在t时刻的灵活性可调功率与可调度灵活性能量进行约束：

20、

21、式(2)中：分别为第x种资源下的虚拟电池单元j在t时刻的灵活性调节功率的上限、下限；分别为第x种资源下的虚拟电池单元j在t时刻的可调度灵活性调节功率的上限、下限；

22、步骤1.3、利用式(3)得到第x种资源下的虚拟电池单元j在t时刻的灵活性可调度潜力约束空间

23、

24、所述步骤二是按如下步骤进行：

25、步骤2.1、利用式(4)-式(8)构建储能类的虚拟电池灵活性供给模型，用于计算t时刻储能类的虚拟电池单元i所提供的上调或上调灵活性供给：

26、

27、

28、

29、

30、

31、式(4)-式(8)中：为二进制变量，代表t时刻储能类的虚拟电池单元i的充放电状态，若表示t时刻储能类的虚拟电池单元i为虚拟充电状态，若表示t时刻储能类的虚拟电池单元i为虚拟放电状态，分别为t时段的储能类的虚拟电池单元i的充电功率、放电功率、出力与剩余能量；和分别储能类的虚拟电池单元i的充电效率与放电效率；分别为储能类的虚拟电池单元i的充电功率上限、充电功率下限、放电功率上限、放电功率下限；分别为储能类的虚拟电池单元i的能量上限和能量下限；分别为t时刻储能类的虚拟电池单元i的上调和下调灵活性供给；和分别储能类的虚拟电池单元i的充电效率与放电效率；σes,i为储能类的虚拟电池单元i的能量耗散率；为t时刻储能类的虚拟电池单元i的可调度潜力约束空间；

32、步骤2.2、利用式(9)-式(12)计算可控新能源类的虚拟电池灵活性供给模型，用于计算t时刻可控新能源类的虚拟电池单元m所提供的上调或上调灵活性供给：

33、

34、

35、

36、

37、式(9)-式(12)中：为二进制变量，代表t时刻可控新能源类的虚拟电池单元m的充放电状态，若表示t时刻可控新能源类的虚拟电池单元m为虚拟充电状态；若表示t时刻可控新能源类的虚拟电池单元m为虚拟放电状态；分别为可控新能源类的虚拟电池单元m在t时刻的功率和能量；分别为可控新能源类的虚拟电池单元m出力的上限、下限；和分别为t时刻可控新能源类的虚拟电池单元m的上调、下调灵活性功率；和分别为可控新能源类的虚拟电池单元m在新能源误差下的上调、下调灵活性系数；σres,m为可控新能源类的虚拟电池单元m的能量耗散率；为t时刻可控新能源类的虚拟电池单元m的可调度潜力约束空间；

38、步骤2.3、利用式(13)-式(16)构建燃气轮机类的虚拟电池灵活性供给模型，用于计算t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n所提供的上调或上调灵活性供给：

39、

40、

41、

42、

43、式(13)-式(16)中：为二进制变量，表示t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n的充放电状态，若表示t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n为虚拟充电状态；若表示t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n为虚拟放电状态；分别为燃气轮机类的虚拟电池单元n在t时刻的功率和能量；ug,n,t为二进制变量，表示t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n的虚拟电池单元n的工作状态，若ug,n,t＝1，表示t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n为工作状态，若ug,n,t＝0，表示t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n为停机状态，分别为燃气轮机类的虚拟电池单元n的出力上限、下限；分别为燃气轮机类的虚拟电池单元n的爬坡率上限、下限；和分别为t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n的上调、下调灵活性功率；和分别为燃气轮机类的虚拟电池单元n的上调、下调灵活性系数；σg,n为燃气轮机类的虚拟电池单元n的能量耗散率；为t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n的可调度潜力约束空间；

44、步骤2.4、利用式(17)-式(20)计算柔性负荷类的虚拟电池灵活性供给模型，用于计算t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p所提供的上调或上调灵活性供给：

45、

46、

47、

48、

49、式(17)-式(20)中：为二进制变量，表示t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p充放电状态，若表示t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p为虚拟充电状态；若表示t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p为虚拟充电状态；分别表示通过需求响应激励改变后的t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p的功率和能量；分别为t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p的功率消耗上限、下限；分别为t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p的上调、下调灵活性功率；分别为t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p消耗的上调、下调灵活性调节系数；σfl,p为柔性负荷类的虚拟电池单元p的能量耗散率；为t时刻柔性负荷类的虚拟电池单元p的可调度潜力约束空间。

50、所述步骤3.1包括：

51、步骤3.1.1、利用式(22)-式(23)计算燃气轮机g运行能耗cg,t：

52、

53、

54、式(22)-式(23)中：kl为分段数量；kn,kl为原二次函数分段线性化后的燃气轮机类的虚拟电池单元n的第kl段能耗运行斜率；cg,n,0为燃气轮机类的虚拟电池单元n的左端点最小出力的能耗；为燃气轮机类的虚拟电池单元n在t时刻的第kl段出力；an、bn、cn为燃气轮机类的虚拟电池单元n的单位运行能耗系数；nn分别为燃气轮机g的单元总数；

55、步骤3.1.2、利用式(24)计算t时刻可控新能源res产生的能耗：

56、

57、式(24)中：εres为弃新能源的惩罚系数；为可控新能源类的虚拟电池单元m在t时刻的预测功率；nm分别为可控新能源res的单元总数；

58、步骤3.1.3、利用式(25)计算t时刻储能类的虚拟电池单元i在充放电时运行所产生的能耗：

59、

60、式(25)中：εes为储能类的虚拟电池单元i的单位功率运行能耗系数；ni分别为储能es的单元总数；

61、步骤3.1.4、利用式(26)计算t时刻四种资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型与配电系统进行功率交互所产生的能耗如下：

62、cgrid,t＝ptptpgrid-qtptsgrid   (26)

63、式(26)中：pt、qt分别为t时刻四种资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型与配电系统进行购买电力的能耗系数与售卖电力的能耗系数；

64、步骤3.1.5、利用式(27)计算t时刻柔性负荷类虚拟电池单元p补偿所产生的能耗：

65、

66、式(27)中：为t时刻柔性负荷类虚拟电池单元p的期望功率；np分别为柔性负荷fl的单元总数。

67、所述步骤3.2包括：

68、步骤3.2.1、利用式(28)建立四种资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型与配电系统的电力功率平衡约束：

69、

70、式(28)中：pl,t为用户负荷l在t时刻的功率；ptpgrid、ptsgrid分别四种资源下独立的虚拟电池灵活性供给模型在t时刻从配电系统购买的电力能耗与出售的电力能耗；

71、步骤3.2.2、利用式(29)对t时刻储能类的虚拟电池单元i运行功率与能量状态进行约束：

72、

73、步骤3.2.3、利用式(30)对t时刻燃气轮机类的虚拟电池单元n的功率爬坡进行约束：

74、

75、步骤3.2.4、利用式(31)对ptpgrid和ptsgrid进行约束：

76、

77、式(31)中：ppgridmax、psgridmax分别为购买电力的能耗与售电电力的能耗的上边界。

78、本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述可调度潜力量化评估方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

79、本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述可调度潜力量化评估方法的步骤。

80、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

81、1、本发明利用虚拟电池充放电等效模型，精细化等效分布式资源灵活性动态调整过程，提高了资源的可调度性，解决现有模型难以统一量化不同分布式资源的问题，从而能更准确地评估系统的灵活性水平；

82、2、本发明基于分布式资源虚拟电池等效模型参与配电系统日前优化调度模型，将资源的灵活性约束加入到日前优化模型中，并用求解器进行求解，最后得到资源最优出力与资源可调度潜力方案并应用于含大规模分布式资源的配电系统系统的运行中，从而解决了灵活性资源可用性的问题，高效利用资源可调度潜力，并提高了系统灵活性和灵活性资源的可用性，保证了系统具有响应功率偏差的能力，提高了配电系统的灵活性，降低了资源能耗。