一种用于供用能系统的聚合方法

技术领域

本发明属于综合能源领域的运行控制技术领域，尤其涉及一种用于供用能系统的聚合方法。

背景技术

为充分挖掘海量分布式新能源能量价值，使其参与主网调度、实现多元资源的优化配置，可将分布式资源进行聚合，统一参与电网的调控，因此建立分布式资源的聚合等值模型，明确系统整体对外调节能力，是海量分布式新能源资源参与主网调度的核心问题。

随着分布式新能源渗透率的快速攀升，分布式资源固有的不确定性导致的功率偏差问题需予以考虑，为了充分发挥其灵活性，要求得到的多类型供用能系统等值聚合模型准确可行。因此，为了支持分布式资源的接入，为电网提供更多灵活性资源，实现分布式资源高效有序并网和协调调控，减少其发展对电网的影响，需要对特性各异的分布式资源进行聚合等值的相关技术问题进行研究。

目前对聚合等值模型的研究主要从提高模型的精确性和考虑分布式资源不确定性两方面出发，第一方面，将符合聚合等值模型为一个虚拟的发电机组模型，用功率的上下限约束和爬坡约束等参数来刻画聚合体的外特性，上传至调度中心使其直接调控；第二方面，针对风电和负荷的动态随机性，提出了基于数据驱动的虚拟电厂分布鲁棒优化模型，评估日前虚拟电厂的最大容量以及爬坡能力。虽然通过对聚合等值模型的建立可以得出一个系统整体对外的发电功率可调范围，但是考虑到系统运行在不同时段时发电的不确定以及负荷需求的变化，通过上述方法获得的等值参数与实际调度计划误差较大，不能保证系统运行的经济性和可靠性。

发明内容

本发明提供一种用于供用能系统的聚合方法，用于解决获得的等值参数与实际调度计划误差较大，不能保证系统运行的经济性和可靠性的技术问题。

第一方面，本发明提供一种用于供用能系统的聚合方法，包括：基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的负荷可调容量进行聚合，得到供用能系统的负荷可调容量，其中，所述负荷可调容量包括可中断负荷容量以及可转移负荷容量；获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并基于预设的多阶段优化模型对各个机组的预测出力大小进行优化，得到供用能系统的目标可调出力范围，其中，所述目标可调出力范围中包含至少一个目标可调出力大小；计算所述至少一个目标可调出力大小对应的供用能系统的至少一个目标调控成本，得到与所述目标可调出力范围相关联的目标调控成本目标调控成本范围；根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及与所述目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，基于所述等值模型对供用能系统进行优化调度。

第二方面，本发明提供一种用于供用能系统的聚合系统，包括：聚合模块，配置为基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的负荷可调容量进行聚合，得到供用能系统的负荷可调容量，其中，所述负荷可调容量包括可中断负荷容量以及可转移负荷容量；优化模块，配置为获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并基于预设的多阶段优化模型对各个机组的预测出力大小进行优化，得到供用能系统的目标可调出力范围，其中，所述目标可调出力范围中包含至少一个目标可调出力大小；计算模块，配置为计算所述至少一个目标可调出力大小对应的供用能系统的至少一个目标调控成本，得到与所述目标可调出力范围相关联的目标调控成本目标调控成本范围；构建模块，配置为根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及与所述目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，基于所述等值模型对供用能系统进行优化调度。

第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的用于供用能系统的聚合方法的步骤。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的用于供用能系统的聚合方法的步骤。

本申请的用于供用能系统的聚合方法，在建立聚合模型时同时考虑需求响应和时间尺度，对系统外特性的刻画不仅仅为系统的出力范围、爬坡范围参数，而且还包括系统可控负荷等参数，这样可以在对系统进行优化调度时能更大程度的保证系统内分布式资源的利用。此外，考虑发电机组响应的不确定性，为给系统调度提供的参数具有时效性，建立了日前-日内-实时三阶段优化模型，保证聚合等值模型的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种用于供用能系统的聚合方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的一种用于供用能系统的聚合方法的日前—日内—实时三阶段优化求解流程图；

图3为本发明一实施例提供一个具体实施例的供用能系统聚合等值出力范围结果图；

图4为本发明一实施例提供一个具体实施例的供用能系统聚合等值爬坡范围结果图；

图5为本发明一实施例提供一个具体实施例的供用能系统最小成本曲线图；

图6为本发明一实施例提供的一种用于供用能系统的聚合系统的结构框图；

图7是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本申请的一种用于供用能系统的聚合方法的流程图。

如图1所示，用于供用能系统的聚合方法具体包括以下步骤：

步骤S101，基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的负荷可调容量进行聚合，得到供用能系统的负荷可调容量。

在本实施例中，为得到供用能系统负荷可调容量，建立供用能系统的负荷聚合模型，获得用户每时段可中断负荷大小、可平移负荷大小，其中供用能系统中的负荷可为空调负荷、电动汽车等。

具体地，基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的可中断负荷容量进行聚合，得到供用能系统的可中断负荷容量，计算供用能系统的可中断负荷容量的表达式为：

式中，

基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的可转移负荷容量进行聚合，得到供用能系统的可转移负荷容量，计算供用能系统的可转移负荷容量的表达式为：

式中，

步骤S102，获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并基于预设的多阶段优化模型对各个机组的预测出力大小进行优化，得到供用能系统的目标可调出力范围。

在本实施例中，确定风电和光伏出力的预测误差的不确定性模糊集；获取所述不确定性模糊集，并基于预先构建的机组出力模型获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并以系统整体对外可调范围最大为优化目标对供用能系统中各个机组的预测出力大小进行第一阶段优化；以日前供用能系统的出力范围和爬坡范围最大为优化目标对供用能系统中各个机组的预测出力大小进行第二阶段优化；以供用能系统实际出力与调度计划之间的偏差最小为优化目标对供用能系统中各个机组的预测出力大小进行第三阶段优化，得到供用能系统的目标可调出力范围，目标可调出力范围即为最优可调出力范围，其中最优可调出力范围为在系统内各机组实时运行参数以及日内等值参数约束的条件下，得到的最符合系统的调度计划的系统可调出力范围。

具体地，第一阶段优化的函数表达式为：

式中，

其中，第一阶段优化的约束条件为：

（1）机组运行约束

式中，

式中，

式中，

式中，

式中，

式中，

式中，

式中，

式中，

式中，

（2）能量平衡约束

式中，

式中，

（3）潮流方程约束

式中，

（4）节点电压约束

式中，

第二阶段优化的函数表达式为：

式中，

第三阶段优化的函数表达式为：

式中，

需要说明的是，风电和光伏出力的预测误差的不确定性模糊集的表达式为：

式中，

具体地，所述机组出力模型包括风力发电机组不确定性出力模型、光伏发电机组不确定性出力模型、燃气锅炉机组出力模型、蓄电池机组出力模型以及燃气轮机机组出力模型；

所述风力发电机组不确定性出力模型的表达式为：

式中，

所述光伏发电机组不确定性出力模型的表达式为：

式中，

所述燃气锅炉机组出力模型的表达式为：

式中，

所述蓄电池机组出力模型的表达式为：

式中，

所述燃气轮机机组出力模型的表达式为：

式中，

步骤S103，计算所述至少一个目标可调出力大小对应的供用能系统的至少一个目标调控成本，得到与所述目标可调出力范围相关联的目标调控成本范围。

在本实施例中，目标调控成本范围为最小调控成本范围，其中最小调控成本范围为在得到的可调出力范围内，每个功率调整值对应的最小调节成本组成了调控成本的范围。根据求得的供用能系统最优可调范围，在系统的功率范围区间内，每间隔0.1取一个值，求解各点的最小运行成本，把求得的点连成曲线，该曲线为供用能系统的最小成本曲线。在每点求解系统的运行成本优化问题，优化目标为：

式中，

步骤S104，根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及与所述目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，基于所述等值模型对供用能系统进行优化调度。

在本实施例中，根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，将聚合的分布式资源的等值模型与电网进行信息交互，结合供用能系统的可调能力和外特性，继而对各资源的综合优化。

综上，本申请的方法，首先建立发电机组的出力数学模型，获得各机组各时刻的功率大小；接着建立供用能系统中负荷的聚合模型，获得供用能系统可转移负荷、可中断负荷等参数；再接着建立供用能系统的三阶段优化模型，第一阶段优化求解系统对外整体的可行调节范围最大，第二阶段优化求解使在最大有功出力和最小有功出力时系统运营成本更小；第三阶段优化求解系统的最优可调范围；然后在得到供用能系统最优可调范围的基础上，求取供用能系统的最小成本曲线，最后将获得的聚合等值模型参数包括可平移负荷、可中断负荷、可控出力范围以及调控成本上传至调度中心。实现了通过聚合等值模型刻画供用能系统整体对外的可控出力和爬坡等外特性，考虑风光出力不确定性和负荷需求响应，可以更加准确的得到供用能系统的聚合等值参数，保证系统运行的经济性和安全性。

在一个具体实施例中，在对系统机组出力数据以及预测数据的获取后，对建立的日前—日中—实时三阶段优化进行求解，图2为三阶段优化求解的流程图，以IEEE33节点配电系统作为测试系统，表1为IEEE 33 节点配电系统的相关参数。该优化模型采用cplex求解器进行求解。

图3为供用能系统聚合等值出力范围结果图，图4为供用能系统聚合等值爬坡范围结果图，图5为供用能系统最小成本曲线图，该曲线描述了功率调整量及其相应的成本，T=10曲线为系统运行一天中的10点对功率进行调控对应的成本，T=19曲线为系统运行一天中的19点对功率进行调控的成本。从图3和图4可以看出在三个阶段负荷和发电机组的出力是时变的，所以供用能系统的功率上下限和爬坡率也是时变的，同时也可以看出修正后的可调度范围相比修正后更小，可行域越紧。通过对比图3、图4中日前和日内阶段的功率范围和爬坡范围，日内阶段优化引入权重系统对系统的出力进行约束，对供用能系统出力很大或很小的场景进行修正，得日内阶段的等值结果比日前阶段的出力范围更小。对比日内和实时阶段的功率范围和爬坡范围，实时阶段优化通过不断减少供用能系统实际出力与调度计划之间的偏差，使得实时阶段相较与日内阶段的出力范围和爬坡范围都有所减少，系统的等值参数也更加精确，保证电力系统调度计划的可行性。通过对比求解的三个阶段的功率范围和爬坡范围，可以发现采用三阶段优化得到的等值参数更加准确。因此，验证了三阶段优化求解方法在求解等值参数的精度上得到了提高。

请参阅图6，其示出了本申请的一种用于供用能系统的聚合系统的结构框图。

如图6所示，聚合系统200，包括聚合模块210、优化模块220、计算模块230以及构建模块240。

其中，聚合模块210，配置为基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的负荷可调容量进行聚合，得到供用能系统的负荷可调容量，其中，所述负荷可调容量包括可中断负荷容量以及可转移负荷容量；优化模块220，配置为获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并基于预设的多阶段优化模型对各个机组的预测出力大小进行优化，得到供用能系统的目标可调出力范围，其中，所述目标可调出力范围中包含至少一个目标可调出力大小；计算模块230，配置为计算所述至少一个目标可调出力大小对应的供用能系统的至少一个目标调控成本，得到与所述目标可调出力范围相关联的目标调控成本目标调控成本范围；构建模块240，配置为根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及与所述目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，基于所述等值模型对供用能系统进行优化调度。

需要说明的是，所述优化模块220包括第一优化单元、第二优化单元以及第三优化单元。

其中，第一优化单元，配置为以系统整体对外可调范围最大为优化目标对供用能系统中各个机组的预测出力大小进行第一阶段优化；第二优化单元，配置为以日前供用能系统的出力范围和爬坡范围最大为优化目标对供用能系统中各个机组的预测出力大小进行第二阶段优化；第三优化单元，配置为以供用能系统实际出力与调度计划之间的偏差最小为优化目标对供用能系统中各个机组的预测出力大小进行第三阶段优化。

应当理解，图6中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图6中的诸模块，在此不再赘述。

在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的用于供用能系统的聚合方法；

作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：

基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的负荷可调容量进行聚合，得到供用能系统的负荷可调容量；

获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并基于预设的多阶段优化模型对各个机组的预测出力大小进行优化，得到供用能系统的目标可调出力范围；

计算所述至少一个目标可调出力大小对应的供用能系统的至少一个目标调控成本，得到与所述目标可调出力范围相关联的目标调控成本目标调控成本范围；

根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及与所述目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，基于所述等值模型对供用能系统进行优化调度。

计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据用于供用能系统的聚合系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至用于供用能系统的聚合系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

图7是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例用于供用能系统的聚合方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用于供用能系统的聚合系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。

上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

作为一种实施方式，上述电子设备应用于用于供用能系统的聚合系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：

基于预设的负荷聚合模型对获取的至少一个用户的负荷可调容量进行聚合，得到供用能系统的负荷可调容量；

获取供用能系统中各个机组的预测出力大小，并基于预设的多阶段优化模型对各个机组的预测出力大小进行优化，得到供用能系统的目标可调出力范围；

计算所述至少一个目标可调出力大小对应的供用能系统的至少一个目标调控成本，得到与所述目标可调出力范围相关联的目标调控成本范围；

根据供用能系统的负荷可调容量、目标可调出力范围以及与所述目标可调出力范围对应的目标调控成本范围构建等值模型，基于所述等值模型对供用能系统进行优化调度。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。