[发明专利]一种基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度方法，该方法将一定供热区域内的热电厂、风电场、光伏电站、电锅炉和柔性负荷聚合为虚拟电厂，运用基于拉丁超立方采样的场景法处理风光出力的不确定性，建立了基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度的数学模型，并提出一种模型求解方法。本发明以虚拟电厂期望经济效益最大为目标，通过电源侧的多源互补协调优化各发电单元的出力，同时通过协调优化源荷双侧预留旋转备用容量，可有效应对风光出力的不确定性，并获得更好的经济效益。

技术领域

本发明涉及热电联供系统优化领域，特别涉及一种基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度方法。

背景技术

热电联产机组因其高效率、节能环保等优势极具发展潜力。然而，热电机组通常“以热定电”的运行方式使其调节能力受到很大限制，无法根据实时的电价水平调节其最优出力，灵活的参与电力市场运行。特别在“三北”地区冬季，近些年随着风力、光伏发电的持续迅猛发展，由于风光出力具有随机性、间歇性、难于准确预测的特点，且占主体地位的大量热电机组“以热定电”运行，为应对风光出力的不确定性，需预留较高的旋转备用，难以获得经济效益的最大化。因此，一方面要在调度策略中充分考虑风光出力不确定性的影响，另一方面需充分挖掘源荷两侧的灵活资源，满足旋转备用需求并获得较高的经济效益。

近年来，电锅炉因能增加区域用电负荷，有效利用弃风，解耦热电机组“以热定电”运行约束而逐渐受到关注与应用。另外，负荷侧柔性负荷能够实现削峰填谷和提供辅助服务，有利于电网的安全经济运行与新能源的消纳。但由于缺少调度平台支持，难以实现大范围源荷双侧一体化调度运行。此时，虚拟电厂作为一种有效的资源整合手段为解决上述问题提供了新思路。传统的电力系统调度通常根据风光预测出力的百分比预留确定性的旋转备用，无法充分刻画风光出力不确定性的影响，以致调度策略难免偏于保守或冒进。目前，场景法多被用于描述风光出力的不确定性，然而，已报道的文献中均很少涉及热电系统，且均没有基于实时电价协调负荷侧柔性负荷参与旋转备用计划。

因此，希望有一种基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度方法可以克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供的一种基于虚拟电厂的源荷双侧热电联合随机优化调度方法包括：

1)风光出力多场景模型的建立：虚拟电厂根据风光预测出力与预测误差的概率分布，运用基于拉丁超立方采样的场景法生成典型场景集，以模拟风光预测误差的不确定性；

2)优化调度数学模型的建立：在满足系统约束条件与风光优先利用的原则下，通过协调优化发电侧与负荷侧预留一定的旋转备用，使得有效应对风光预测误差不确定性的同时，以虚拟电厂日调度周期内期望经济效益最大化为目标，建立源荷双侧热电联合随机优化调度的数学模型；

3)虚拟电厂的优化运行原则：在虚拟电厂热电协调调度系统中制定次日出力计划时，首先考虑虚拟电厂在其能力范围内优先利用风力、光伏发电，然后制定热电机组与电锅炉的联合运行出力，在共同满足供热需求的前提下，使得热电机组可根据电价水平灵活调节出力；最后，在此基础上，进一步安排柔性负荷运行，以最大化虚拟电厂的期望经济效益；

4)优化调度数学模型的求解：采用两层优化调度方法进行模型求解，外层寻求最优的旋转备用容量，并预分配旋转备用容量，从而预制定虚拟电厂次日出力计划；内层在虚拟电厂次日出力计划确定的前提下，优化各个场景下虚拟电厂次日实际出力，以满足次日出力计划，并将各个场景下的经济效益值乘以对应的场景概率，得到期望经济效益。

优选地，所述风光出力多场景模型的建立包括：

1)场景生成：根据风光出力预测误差的概率分布，利用拉丁超立方采样法生成风光出力预测误差初始采样场景集；