[发明专利]能量和调峰市场下考虑需求响应的虚拟电厂优化调度方法

权利要求书

1.一种能量和调峰市场下考虑需求响应的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，构建聚合源-荷侧资源的虚拟电厂系统；

步骤2，基于某地区调峰市场规则制定虚拟电厂同时作为发电商和用电商参与外部市场的两阶段运行策略；

步骤3，建立源侧机组模型和需求侧需求响应模型；

步骤4，建立电储能和柔性负荷参与调峰市场的调度模型和约束条件；

步骤5，以收益最大为目标，构建参与能量和调峰市场的虚拟电厂日前-日内两阶段调度模型；

步骤6，建立虚拟电厂日前-日内两阶段调度模型的约束条件；

步骤7，采用Yalmip+Cplex对调度模型进行求解，得到虚拟电厂日前-日内最优调度结果。

2.根据权利要求1所述的能量和调峰市场下考虑需求响应的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：步骤1中，虚拟电厂系统聚合的资源包括需求侧资源和源侧资源，其中需求侧资源指柔性负荷，源侧资源指风电机组、光伏阵列、燃气轮机、电转气和电储能。

3.根据权利要求2所述的能量和调峰市场下考虑需求响应的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：需求侧柔性负荷日前运行策略为：虚拟电厂通过制定分时电价和补偿策略引导柔性负荷参与调峰市场，源侧分布式资源日前运行策略：风光依据预测出力全部上网；电储能依据政策支持通过响应电力市场分时电价和调峰补偿电价参与电力市场和调峰市场；燃气轮机在满足包括备用约束在内的运行约束条件下，响应电力市场分时电价参与电力市场售电和天然气市场购气。

4.根据权利要求1所述的能量和调峰市场下考虑需求响应的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：步骤2中，虚拟电厂日内运行策略为：以日前出力计划为依据，实时调整电转气和燃气轮机出力，消除虚拟电厂出力偏差并将产气供给燃气轮机或对外出售。

5.根据权利要求2所述的能量和调峰市场下考虑需求响应的虚拟电厂优化调度方法，其特征在于：步骤3中的源侧机组模型和需求侧需求响应模型如下：

1)风电机组、光伏阵列运行模型：

风电、光伏出力与所处的自然天气状况有关，出力模型满足以下关系：

P_pv＝η_pv*S_pv*θ                             (2)

式中：P_w为风电输出功率，v为实际风速，V_CI、V_CO、V_R分别为切入、切出和额定风速，P_R为风电额定功率，P_pv为光伏输出功率，η_pv、S_pv、θ分别为转化效率、光伏总面积和太阳辐射强度。

为模拟风电、光伏出力，首先采用蒙特卡洛模拟产生符合特定场景概率密度函数的风速数据，代入(1)式计算风电预测出力，其次根据当地气象局提供的预测太阳辐射强度数据代入式(2)进而得到光伏输出功率。

2)燃气轮机运行模型：

其出力满足：

P_GT＝η_GT*P_GAS                        (3)

其中，P_GT、η_GT、P_GAS分别为燃气轮机的输出功率、发电效率和输入的天然气功率；

3)电转气运行模型：

电转气运行满足以下关系：

式中，V_P2G、η_P2G、P_P2G、Q_gas为电转气的产气量、工作效率、耗电功率和天然气低热值。

4)需求响应模型：

用户响应分时电价后，实际负荷值满足以下约束：

式中，t为一个调度周期内的时段数，[L₁ L₂…L_t]^T、分别表示响应分时电价前后的负荷矩阵，λ_t、Δλ_t分别表示t时段的负荷购电电价和电价变化量，E为电力弹性矩阵，反映了电价变化率对用户负荷变化率的影响。

实施基于价格的需求响应和基于激励的需求响应后用户购电成本f_L,t为：

λ_L,t、λ_cut,t为t时段负荷的购电价和响应基于激励的需求响应的补偿电价，P_cut,t为响应基于价格的需求响应和基于激励的需求响应后的负荷值以及合同规定的负荷削减量。

5)电储能模型：

电储能在满足运行约束的条件下，响应电力市场分时电价，在低价时充电在高价时放电参与电力市场，此外电储能作为重要灵活性资源可联合灵活性负荷参与调峰市场获取调峰收益。电储能运行满足以下关系：

式中，E_ES,t、E_ES,t-1分别为t时段和t-1时段电储能的储电量，分别为t时段电储能在电力市场和调峰市场的充放电量，η_ES,c、η_ES,d为电储能的充放电效率；灵活性负荷联合电储能参与调峰市场约束包括储能运行约束、调峰市场准入约束。