[发明专利]一种基于主从博弈策略的虚拟电厂优化调度方法

说明书

本发明公开了一种基于主从博弈策略的虚拟电厂优化调度方法，其步骤包括：1分析及构建含多负荷类型的虚拟电厂模型；2基于现有的电力市场交易机制建立虚拟电厂交易模型；3建立考虑不确定性因素的风险成本模型；4采用主从博弈策略对虚拟电厂进行优化调度；5通过强化学习算法对优化调度模型进行求解。本发明考虑了虚拟电厂中分布式能源出力的波动性和负荷预测的不确定性，构建了虚拟电厂在电力市场中的经济调度模型，采用主从博弈策略和强化学习算法优化求解，从而达到提高虚拟电厂的生产效益、降低负荷购电成本的目的。

技术领域

本发明涉及分布式电源优化运行领域，更具体地说本发明涉及一种基于主从博弈策略的虚拟电厂优化调度方法。

背景技术

近年来光伏电站、风力发电厂等清洁能源在中国发展迅速，由于分布式能源出力的不确定性，大规模的分布式能源接入配电网将会加剧电网负荷峰谷差，对其安全运行造成了一定的影响。另一方面随着电动汽车的急剧增长，电网的负荷类型也不再是单一的传统负荷，还具有时空不确定性的可控负荷。虚拟电厂技术作为一种新型的能源管理系统，越来越多的被应用到电力市场和电网运行中分布式能源协调管理之中。虚拟电厂的主要作用是协调控制多样化的分布式能源实现高质量的电能输出，采用合理的管理模式对于虚拟电厂的优化运营尤为重要。

现有的虚拟电厂优化调度方法有很多种：考虑分布式能源出力不确定性随机规划法和备用整定法，该类方法用来处理分布式能源出力的随机性和波动性取得了很好的效果，但为了保障供电可靠性，盲目地提高能源储备造成了不必要的浪费；两阶段优化调度方法，主要是采集虚拟电厂内部的发、售电信息以及外部的市场激励政策，进而构建经济调度模型和安全调度模型进行求解，该方法的缺点是需要以大规模不确定性因素准确的概率分布信息为前提，优化调度方式的精准性存在欠缺。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于主从博弈策略的虚拟电厂优化调度方法，以期能够为决策者提供最优的调度方案，从而达到提高虚拟电厂运营利益的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种基于主从博弈策略的虚拟电厂优化调度方法，所述虚拟电厂是由光伏电站、储能系统和电动汽车聚合商组成，其特点是，所述虚拟电厂优化调度的方法是按如下步骤进行：

步骤1、分析及构建含多负荷类型的虚拟电厂模型：

步骤1.1、设定光伏的概率密度函数为Beta分布，根据历史气象数据中各时段平均光照强度计算Beta分布的参数；并利用蒙特卡洛抽样随机产生光伏电站出力数据；

步骤1.2、采用硫酸铁锂电池作为储能单元，并构建储能系统的经济模型；

步骤1.3、根据电动汽车接入配电网的时刻表构建电动汽车的数学模型；

步骤1.4、根据负荷的重要程度，将用户L分为一级用户L1和二级用户L2，并根据负荷的可调度情况，将一级用户L1和二级用户L2中的负荷分为传统负荷和可调度负荷；

步骤2、基于电力市场交易机制，利用式(1)建立虚拟电厂交易模型：

式(1)中：表示t时刻虚拟电厂在日前电力市场DAM中的收益；k_s表示虚拟电厂的备用容量；P_t^VPP为t时刻虚拟电厂VPP的发电功率；和分别为t时刻虚拟电厂在日前电力市场DAM中的售电价格和购电价格；

步骤3、建立考虑不确定性因素的风险成本模型：

步骤3.1、采用蒙特卡洛模拟产生多个出力场景并计算期望值，从而将光伏出力及负荷需求的不确定性转化为确定性问题；

步骤3.2、利用式(2)得到t时刻虚拟电厂的风险成本R_t：