虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)和方法，根據(jù)分布式電源輸出功率的特點(diǎn)，根據(jù)不可控分布式電源的歷史輸出功率得到不可控分布式電源輸出功率區(qū)間集合，并在規(guī)劃調(diào)度周期內(nèi)以組合分布式電源預(yù)測輸出功率與虛擬發(fā)電廠期望容量偏差最小為目標(biāo)，建立虛擬發(fā)電廠分布式電源組合優(yōu)化模型，求解優(yōu)化模型獲得分布式電源的最優(yōu)組合方案。本發(fā)明通過建立虛擬發(fā)電廠可靈活高效的集成分布式電源，解決分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)問題，通過合理選擇分布式電源類型和容量，可有效解決分布式電源輸出功率不確定性所帶來的供電可靠性等問題，提高分布式電源利用率。
【專利說明】虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于分布式電源優(yōu)化規(guī)劃【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種虛擬發(fā)電廠的分布式電 源組合規(guī)劃系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦的小型、分散式且布置在用戶附近 的高效、可靠的發(fā)電單元，主要類型有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池等。分布 式發(fā)電具有集中式發(fā)電無可比擬的優(yōu)勢，可作為集中式供電的有益補(bǔ)充，但和傳統(tǒng)電源相 比，分布式電源有很多特殊性，如波動(dòng)性，分散性，不可控性等。如何減少分布式電源對電 網(wǎng)的不利影響而發(fā)揮其最大優(yōu)勢，是需要迫切解決的問題。
[0003] 虛擬發(fā)電廠把多個(gè)分散的分布式電源、儲能裝置和負(fù)荷集成起來，虛擬成一個(gè)獨(dú) 立的發(fā)電個(gè)體，具有傳統(tǒng)發(fā)電廠一樣的可控性，可向電網(wǎng)提交發(fā)電計(jì)劃和負(fù)荷需求。虛擬發(fā) 電廠擁有大量小規(guī)模的分布式電源可促進(jìn)系統(tǒng)分散管理，是實(shí)現(xiàn)成本高效的集成分布式電 源的有效解決方案。虛擬發(fā)電廠可提供分布式電源的可見性及可控制性，成為將有效集成 的分布式電源傳遞到現(xiàn)存電力系統(tǒng)中的主要工具。
[0004] 然而由于分布式電源輸出功率的不確定性，虛擬發(fā)電廠的供電可靠性很低，加大 了分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)的困難，最終導(dǎo)致分布式電源不能被有效利用。如何選取不 同類型、不同容量的分布式電源組合作為虛擬發(fā)電廠的發(fā)電單元，以實(shí)時(shí)滿足虛擬發(fā)電廠 供用電需求，是虛擬發(fā)電廠規(guī)劃的重要組成部分，但目前有關(guān)虛擬發(fā)電廠分布式電源的組 合規(guī)劃尚未形成系統(tǒng)研宄。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，為了解決因分布式電源輸出功率不確定性所帶來的虛擬發(fā)電廠的供電 可靠性低的問題，本發(fā)明提供了一種虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)和方法，通過 整合電網(wǎng)中地域分散的、不同類型的、不同容量的分布式電源，可控負(fù)荷及儲能裝置形成虛 擬發(fā)電廠，在規(guī)劃調(diào)度周期內(nèi)以組合分布式電源預(yù)測輸出功率與虛擬發(fā)電廠期望容量偏差 最小為目標(biāo)，建立虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)規(guī)劃，達(dá)到充分提高分 布式電源利用率及供電可靠性的效果。
[0006] 為了解決虛擬發(fā)電廠供電可靠性低的問題，本發(fā)明提供的虛擬發(fā)電廠的分布式電 源組合規(guī)劃系統(tǒng)，包括：
[0007] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集不可控分布式電源的歷史輸出功率，可控分布式電源 的輸出功率0，儲能裝置的容量范圍SOC，蓄電池的充電功率Pi r ，蓄電池的放電功率 ，蓄電池的充電效率〖'和蓄電池的放電效率以f;
[0008] 不可控分布式電源輸出功率預(yù)測模塊，用于對所述不可控分布式電源的歷史輸出 功率進(jìn)行區(qū)間二型模糊預(yù)測，獲取不可控分布式電源輸出功率預(yù)測值G的取值區(qū)間；
[0009] 電源組合優(yōu)化模塊，用于以所述不可控分布式電源的輸出功率預(yù)測值斤、儲能裝 置的容量范圍SOC以及可控分布式電源的輸出功率K各自的限制條件為約束條件，組合分 布式電源的輸出功率與虛擬發(fā)電廠的容量期望值Pe的偏差△為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造優(yōu)化模型， 求解該優(yōu)化模型得到最優(yōu)電源組合方式C1;
[0010] 虛擬發(fā)電廠調(diào)度模塊，用于根據(jù)得到的所述最優(yōu)電源組合方式(^對區(qū)域內(nèi)的分布 式電源進(jìn)行組合調(diào)度形成虛擬發(fā)電廠。
[0011] 作為系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸出功率預(yù)測模塊包括：
[0012] 模糊器，用于選取均方差不確定的高斯函數(shù)，確定區(qū)間二型模糊集合的上、下隸屬 度函數(shù)，將所述不可控分布式電源的歷史輸出功率轉(zhuǎn)化為模糊輸入集；
[0013] 規(guī)則庫，用于確定所述不可控分布式電源的歷史輸出功率、規(guī)則前件集合、規(guī)則輸 出和后件集合的規(guī)則形式；
[0014] 推理機(jī)，用于利用所述不可控分布式電源的歷史輸出功率和規(guī)則前件集合產(chǎn)生激 活集合，再由所述激活集合的上、下隸屬度函數(shù)與后件集合的上、下隸屬度函數(shù)來計(jì)算各規(guī) 則輸出集合；
[0015] 降型器，用于將各規(guī)則的輸出集合用質(zhì)心來代替，然后求質(zhì)心的加權(quán)平均值，最終 得到的質(zhì)心區(qū)間則為不可控分布式電源輸出功率預(yù)測值$的取值區(qū)間。
[0016] 為了解決虛擬發(fā)電廠供電可靠性低的問題，本發(fā)明還提供了一種虛擬發(fā)電廠的分 布式電源組合規(guī)劃方法，包括步驟：
[0017] 采集不可控分布式電源的歷史輸出功率，t時(shí)刻可控分布式電源的輸出功率 儲能裝置的容量范圍SOC和蓄電池的充電功率j，蓄電池的放電功率K r蓄電池 的充電效率治和蓄電池的放電效率[Mf ;
[0018] 對所述不可控分布式電源的歷史輸出功率進(jìn)行區(qū)間二型模糊預(yù)測，獲取不可控分 布式電源輸出功率預(yù)測值丹的取值區(qū)間；
[0019] 以所述不可控分布式電源的輸出功率預(yù)測值/丨'、儲能裝置的容量范圍SOC以及可 控分布式電源的輸出功率^的限制條件為約束條件，組分布式電源的合輸出功率與虛擬發(fā) 電廠的容量期望值的偏差△為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造優(yōu)化模型，求解該優(yōu)化模型得到最優(yōu)電源組 合方式C1;
[0020] 根據(jù)得到的所述最優(yōu)電源組合方式C1對區(qū)域內(nèi)的分布式電源進(jìn)行組合調(diào)度形成 虛擬發(fā)電廠。
[0021] 作為虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法的進(jìn)一步改進(jìn)，構(gòu)造的優(yōu)化模型為：
[0022] 目標(biāo)函數(shù)：
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集不可控分布式電源的歷史輸出功率，可控分布式電源的輸出 功率巧，儲能裝置的容量范圍SOC，蓄電池的充電功率，蓄電池的放電功率， 蓄電池的充電效率治和蓄電池的放電效率; 不可控分布式電源輸出功率預(yù)測模塊，用于對所述不可控分布式電源的歷史輸出功率 進(jìn)行區(qū)間二型模糊預(yù)測，獲取不可控分布式電源輸出功率預(yù)測值斤I的取值區(qū)間； 電源組合優(yōu)化模塊，用于以所述不可控分布式電源的輸出功率預(yù)測值療、儲能裝置的 容量范圍SOC以及可控分布式電源的輸出功率^各自的限制條件為約束條件，分布式電源 的組合輸出功率與虛擬發(fā)電廠的容量期望值匕的偏差△為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造優(yōu)化模型，求解 該優(yōu)化模型得到最優(yōu)電源組合方式C1; 虛擬發(fā)電廠調(diào)度模塊，用于根據(jù)得到的所述最優(yōu)電源組合方式C1對區(qū)域內(nèi)的分布式電 源進(jìn)行組合調(diào)度形成虛擬發(fā)電廠。
2. 如權(quán)利要求1所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述不 可控分布式電源輸出功率預(yù)測模塊包括： 模糊器，用于選取均方差不確定的高斯函數(shù)，確定區(qū)間二型模糊集合的上、下隸屬度函 數(shù)，將所述不可控分布式電源的歷史輸出功率轉(zhuǎn)化為模糊輸入集； 規(guī)則庫，用于確定所述不可控分布式電源的歷史輸出功率、規(guī)則前件集合、規(guī)則輸出和 后件集合的規(guī)則形式； 推理機(jī)，用于利用所述不可控分布式電源的歷史輸出功率和規(guī)則前件集合產(chǎn)生激活集 合，再由所述激活集合的上、下隸屬度函數(shù)與后件集合的上、下隸屬度函數(shù)來計(jì)算各規(guī)則輸 出集合； 降型器，用于將各規(guī)則的輸出集合用質(zhì)心來代替，然后求質(zhì)心的加權(quán)平均值，最終得到 的質(zhì)心區(qū)間則為不可控分布式電源輸出功率預(yù)測值斤的取值區(qū)間。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述 不可控分布式電源為風(fēng)電場或光伏電站。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述 可控分布式電源為微型燃?xì)廨啓C(jī)、小型柴油機(jī)或燃料電池。
5. -種虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法，其特征在于，包括步驟： 采集不可控分布式電源的歷史輸出功率，t時(shí)刻可控分布式電源的輸出功率儲能 裝置的容量范圍SOC和蓄電池的充電功率，蓄電池的放電功率，蓄電池的充 電效率 < '和蓄電池的放電效率％ 對所述不可控分布式電源的歷史輸出功率進(jìn)行區(qū)間二型模糊預(yù)測，獲取不可控分布式 電源輸出功率預(yù)測值產(chǎn)的取值區(qū)間； 以所述不可控分布式電源的輸出功率預(yù)測值片、儲能裝置的容量范圍SOC以及可控分 布式電源的輸出功率0的限制條件為約束條件，分布式電源的組合輸出功率與虛擬發(fā)電廠 的容量期望值的偏差△為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造優(yōu)化模型，求解該優(yōu)化模型得到最優(yōu)電源組合方 式C1; 根據(jù)得到的所述最優(yōu)電源組合方式C1對區(qū)域內(nèi)的分布式電源進(jìn)行組合調(diào)度形成虛擬 發(fā)電廠。
6. 如權(quán)利要求5所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法，其特征在于，所述構(gòu) 造的優(yōu)化模型為： 目標(biāo)函數(shù)：
約束條件：
其中，Pe為虛擬發(fā)電廠容量期望值，△為組合電源的輸出功率與虛擬發(fā)電廠容量期望 值匕的偏差，T為調(diào)度周期，i為不可控分布式電源類型編號，N i為不可控分布式電源個(gè)數(shù)， j為可控分布式電源類型編號，％為可控分布式電源個(gè)數(shù)，u i，+為分布式電源i，j組合狀 態(tài)，且Ui，Uje {〇, 1}，1表示調(diào)度對應(yīng)的分布式電源進(jìn)行組合，〇表示不調(diào)度對應(yīng)的分布式 電源進(jìn)行組合，療、<為t時(shí)刻分布式電源i、j預(yù)測輸出功率，分別表示t 時(shí)刻蓄電池的充、放電功率；/?☆、為蓄電池的充、放電效率，0為t時(shí)刻虛擬發(fā)電廠 負(fù)荷需求，#%、為蓄電池最小充、放電功率，巧^、/為蓄電池最大充、 放電功率，SOCt為蓄電池 t時(shí)刻的存儲容量，SOC min為蓄電池存儲容量最小值，SOC max為蓄電 池存儲容量最大值。
7. 如權(quán)利要求6所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法，其特征在于，所述求 解優(yōu)化方程的方法為遺傳算法。
8. 如權(quán)利要求5所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法，其特征在于，所述獲 取不可控分布式電源輸出功率預(yù)測值療的取值區(qū)間步驟為： 選取均方差不確定的高斯函數(shù)，確定區(qū)間二型模糊集合的上、下隸屬度函數(shù)，將所述不 可控分布式電源的歷史輸出功率轉(zhuǎn)化為模糊輸入集； 確定所述不可控分布式電源的歷史輸出功率、規(guī)則前件集合、規(guī)則輸出和后件集合的 規(guī)則形式； 利用所述不可控分布式電源的歷史輸出功率和規(guī)則前件集合產(chǎn)生激活集合，再由所述 激活集合的上、下隸屬度函數(shù)與后件集合的上、下隸屬度函數(shù)來計(jì)算各規(guī)則輸出集合； 采用中心集降型方法將各規(guī)則的輸出集合用質(zhì)心來代替，然后求質(zhì)心的加權(quán)平均值， 最終得到的質(zhì)心區(qū)間則為不可控分布式電源輸出功率預(yù)測值療的取值區(qū)間。
9. 如權(quán)利要求5至8中任意一項(xiàng)所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法，其特 征在于，所述不可控分布式電源為風(fēng)電場或光伏電站。
10. 如權(quán)利要求5至8中任意一項(xiàng)所述的虛擬發(fā)電廠的分布式電源組合規(guī)劃方法，其特 征在于，所述可控分布式電源為微型燃?xì)廨啓C(jī)、小型柴油機(jī)或燃料電池。
【文檔編號】G06Q50/06GK104517161SQ201410822167
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】喻潔, 梅軍, 顧偉, 馮其芝, 仇式鹍 申請人:東南大學(xué)