本發(fā)明涉及能源電力領(lǐng)域，特別涉及一種計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法及計(jì)算設(shè)備。

背景技術(shù)：

虛擬電廠作為一種需求側(cè)響應(yīng)方式，將分布式發(fā)電機(jī)組、可控負(fù)荷以及各類分布式儲(chǔ)能設(shè)備有機(jī)結(jié)合，通過(guò)配套的調(diào)控技術(shù)、通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類分布式能源進(jìn)行整合調(diào)控的能量管理系統(tǒng)。其較大程度上可以平衡電力供需，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，有助于緩解日益嚴(yán)重的能源緊缺和環(huán)境惡化問題。

現(xiàn)有針對(duì)虛擬電廠參與電力市場(chǎng)的研究多集中于日前市場(chǎng)，且相關(guān)研究較少結(jié)合需求響應(yīng)交易市場(chǎng)，從而難以綜合考慮日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)、平衡市場(chǎng)及需求響應(yīng)市場(chǎng)，以構(gòu)建虛擬電廠的規(guī)劃模型來(lái)獲取最優(yōu)規(guī)劃方案。因此，需要一種新的虛擬電廠規(guī)劃的優(yōu)化方法來(lái)改進(jìn)上述處理過(guò)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化的技術(shù)方案，以力圖解決或者至少緩解上面存在的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法，適于在計(jì)算設(shè)備中執(zhí)行，該方法包括如下步驟：首先，建立虛擬電廠規(guī)劃的第一階段模型，第一階段模型包括獲取市場(chǎng)售電收入的第一函數(shù)；基于第一階段模型，建立虛擬電廠規(guī)劃的第二階段模型，第二階段模型包括獲取虛擬電廠在內(nèi)部需求響應(yīng)交易中求購(gòu)的需求響應(yīng)服務(wù)量的第二函數(shù)；基于第一階段模型和第二階段模型，建立虛擬電廠規(guī)劃的第三階段模型，第三階段模型包括虛擬電廠調(diào)整運(yùn)行情況的第三函數(shù)；將第一階段模型、第二階段模型和第三階段模型進(jìn)行結(jié)合，以形成虛擬電廠的多階段規(guī)劃模型，多階段規(guī)劃模型包括實(shí)現(xiàn)虛擬電廠利潤(rùn)最大化的規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)，以及對(duì)應(yīng)的優(yōu)化約束條件；根據(jù)優(yōu)化約束條件對(duì)多階段規(guī)劃模型進(jìn)行求解，以獲取虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，第一函數(shù)以如下公式確定：

func1＝es1(im^d)

其中，func1表示第一函數(shù)，e(·)表示求期望，s1表示虛擬電廠規(guī)劃的第一階段，im^d為日前市場(chǎng)售電收入，表示時(shí)段t內(nèi)情景s下的日前電價(jià)，pt^d為時(shí)段t內(nèi)的日前售電量，τ為時(shí)段t長(zhǎng)度，s＝1,2,...,ns，ns為情景總量，t＝1,2,...,nt，nt為時(shí)段總長(zhǎng)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，第二函數(shù)以如下公式確定：

func2＝es2|s1(ct^dr)

其中，func2表示第二函數(shù)，s2表示虛擬電廠規(guī)劃的第二階段，ct^dr為需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中從需求響應(yīng)供應(yīng)商購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，drpcd,t,s為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于集中競(jìng)價(jià)交易合約從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，d表示需求響應(yīng)供應(yīng)商的編號(hào)，bid,t,s為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于雙邊協(xié)商交易合約從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，nd為需求響應(yīng)供應(yīng)商的總量。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，第三函數(shù)以如下公式確定：

func3＝es3|s2,s1(im^e+im^dib-ct^g-ct^b-ct^dib)

其中，func3表示第三函數(shù)，s3表示虛擬電廠規(guī)劃的第三階段，im^e為本地零售用戶的售電收入，im^dib為實(shí)時(shí)市場(chǎng)不平衡電量收入，ct^g為常規(guī)熱電機(jī)組的成本，ct^b為儲(chǔ)能電池老化成本，ct^dib為實(shí)時(shí)市場(chǎng)不平衡電量成本。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，im^e、im^dib、ct^g、ct^b和ct^dib分別以如下公式確定：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶集合，e為零售用戶編號(hào)，b為節(jié)點(diǎn)集合，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下由于向零售用戶e供電所得的收入，為時(shí)段t內(nèi)情景s下成交盈余電量的實(shí)時(shí)電價(jià)，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)成交的盈余電量，為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組的集合，g為熱電機(jī)組的編號(hào)，分別為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組g的啟動(dòng)成本和停止成本，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下熱電機(jī)組g的發(fā)電成本，分別為時(shí)段t內(nèi)節(jié)點(diǎn)i處啟動(dòng)和停止熱點(diǎn)機(jī)組的數(shù)量，為節(jié)點(diǎn)i處儲(chǔ)能電池的集合，b為儲(chǔ)能電池的編號(hào)，為節(jié)點(diǎn)i處電池老化成本，分別為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電功率和發(fā)電功率，分別為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電效率和發(fā)電效率，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電價(jià)，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電量缺口。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，優(yōu)化約束條件包括電能平衡約束、市場(chǎng)平衡約束、需求響應(yīng)交易約束、本地用戶的需求彈性約束和虛擬電廠運(yùn)行約束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，電能平衡約束以如下公式確定：

其中，為時(shí)段t內(nèi)情景s下虛擬電廠在連接大電網(wǎng)的參考節(jié)點(diǎn)r處向大電網(wǎng)實(shí)時(shí)輸送的電能，為節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電機(jī)組的集合，w為風(fēng)電機(jī)組的編號(hào)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的可出力容量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的削減出力，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下熱電機(jī)組g的可出力容量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下向零售用戶e的供電容量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自零售用戶e的基于集中競(jìng)價(jià)交易合約提供的負(fù)荷削減量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自零售用戶e的基于雙邊協(xié)商交易合約提供的負(fù)荷削減量。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，市場(chǎng)平衡約束以如下公式確定：

其中，為時(shí)段t內(nèi)情景s下參與競(jìng)價(jià)的電能，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電量的盈余，drd,t,s、分別為時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商的、基于集中競(jìng)價(jià)交易合約和基于雙邊協(xié)商交易合約提供的負(fù)荷削減量。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，需求響應(yīng)交易約束以如下公式確定：

其中，n為競(jìng)價(jià)曲線的線段編號(hào),nbd為競(jìng)價(jià)曲線的總數(shù)，為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下在需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中的需求響應(yīng)成交量，為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下提供的競(jìng)價(jià)曲線n中需求響應(yīng)投標(biāo)量的最大值，分別為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下在響應(yīng)交易市場(chǎng)中的需求響應(yīng)成交量及其成交價(jià)格，cpd,t,s為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約在時(shí)段t內(nèi)情景s下、從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，分別為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于雙邊協(xié)商交易合約從第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的價(jià)格和電能，為第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商的需求響應(yīng)能力。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，本地用戶的需求彈性約束以如下公式確定：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下零售用戶e的負(fù)荷需求，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線的線段總數(shù)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下、零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n對(duì)應(yīng)的最大負(fù)荷需求，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n計(jì)算的0-1變量，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n的競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的總競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n-1的競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下向零售用戶e銷售電能的收入。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法中，虛擬電廠運(yùn)行約束包括直流電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)約束、熱電機(jī)組出力約束、儲(chǔ)能電池運(yùn)行約束、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行約束和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷容量及其平衡約束。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種計(jì)算設(shè)備，包括一個(gè)或多個(gè)處理器、存儲(chǔ)器以及一個(gè)或多個(gè)程序，其中一個(gè)或多個(gè)程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并被配置為由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法的指令。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，還提供一種存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，一個(gè)或多個(gè)程序包括指令，指令當(dāng)由計(jì)算設(shè)備執(zhí)行時(shí)，使得計(jì)算設(shè)備執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法。

根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化的技術(shù)方案，首先建立虛擬電廠規(guī)劃的第一階段模型，基于第一階段模型建立虛擬電廠規(guī)劃的第二階段模塊，再基于第一階段模型和第二階段模型來(lái)建立虛擬電廠的第三階段模型，各階段模型具有響應(yīng)的函數(shù)，將第一階段函數(shù)、第二階段函數(shù)和第三階段函數(shù)結(jié)合形成虛擬電廠的多階段規(guī)劃模型，最后求解多階段規(guī)劃模型以獲取虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃。在上述技術(shù)方案中，考慮到在電力市場(chǎng)中，虛擬電廠需要依次參與日前市場(chǎng)、日內(nèi)需求響應(yīng)交易市場(chǎng)及實(shí)時(shí)市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)，因此虛擬電廠必須在三個(gè)交易層面做出若干決策，為此通過(guò)逐步構(gòu)建第一階段模型、第二階段模型和第三階段模型來(lái)形成多階段規(guī)劃模型，即實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的三階段隨機(jī)規(guī)劃，上述多階段規(guī)劃模型包括實(shí)現(xiàn)虛擬電廠利潤(rùn)最大化的規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)以及對(duì)應(yīng)的優(yōu)化約束條件，優(yōu)化約束條件包括能平衡、市場(chǎng)平衡、需求響應(yīng)交易、本地用戶的需求彈性和虛擬電廠運(yùn)行約束多種，根據(jù)這些約束對(duì)規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)求解，最終得到虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃，平衡了電力供需，并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

附圖說(shuō)明

為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來(lái)描述某些說(shuō)明性方面，這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。遍及本公開，相同的附圖標(biāo)記通常指代相同的部件或元素。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備100的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法200的流程圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ieee6節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組出力的預(yù)測(cè)曲線；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的零售用戶需求曲線；以及

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的虛擬電廠的競(jìng)標(biāo)出力曲線。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

圖1是示例計(jì)算設(shè)備100的框圖。在基本的配置102中，計(jì)算設(shè)備100典型地包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器106和一個(gè)或者多個(gè)處理器104。存儲(chǔ)器總線108可以用于在處理器104和系統(tǒng)存儲(chǔ)器106之間的通信。

取決于期望的配置，處理器104可以是任何類型的處理，包括但不限于：微處理器(μp)、微控制器(μc)、數(shù)字信息處理器(dsp)或者它們的任何組合。處理器104可以包括諸如一級(jí)高速緩存110和二級(jí)高速緩存112之類的一個(gè)或者多個(gè)級(jí)別的高速緩存、處理器核心114和寄存器116。示例的處理器核心114可以包括運(yùn)算邏輯單元(alu)、浮點(diǎn)數(shù)單元(fpu)、數(shù)字信號(hào)處理核心(dsp核心)或者它們的任何組合。示例的存儲(chǔ)器控制器118可以與處理器104一起使用，或者在一些實(shí)現(xiàn)中，存儲(chǔ)器控制器118可以是處理器104的一個(gè)內(nèi)部部分。

取決于期望的配置，系統(tǒng)存儲(chǔ)器106可以是任意類型的存儲(chǔ)器，包括但不限于：易失性存儲(chǔ)器(諸如ram)、非易失性存儲(chǔ)器(諸如rom、閃存等)或者它們的任何組合。系統(tǒng)存儲(chǔ)器106可以包括操作系統(tǒng)120、一個(gè)或者多個(gè)程序122以及程序數(shù)據(jù)124。在一些實(shí)施方式中，程序122可以布置為在操作系統(tǒng)上由一個(gè)或多個(gè)處理器104利用程序數(shù)據(jù)124執(zhí)行指令。

計(jì)算設(shè)備100還可以包括有助于從各種接口設(shè)備(例如，輸出設(shè)備142、外設(shè)接口144和通信設(shè)備146)到基本配置102經(jīng)由總線/接口控制器130的通信的接口總線140。示例的輸出設(shè)備142包括圖形處理單元148和音頻處理單元150。它們可以被配置為有助于經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)a/v端口152與諸如顯示器或者揚(yáng)聲器之類的各種外部設(shè)備進(jìn)行通信。示例外設(shè)接口144可以包括串行接口控制器154和并行接口控制器156，它們可以被配置為有助于經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)i/o端口158和諸如輸入設(shè)備(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、筆、語(yǔ)音輸入設(shè)備、觸摸輸入設(shè)備)或者其他外設(shè)(例如打印機(jī)、掃描儀等)之類的外部設(shè)備進(jìn)行通信。示例的通信設(shè)備146可以包括網(wǎng)絡(luò)控制器160，其可以被布置為便于經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)通信端口164與一個(gè)或者多個(gè)其他計(jì)算設(shè)備162通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路的通信。

網(wǎng)絡(luò)通信鏈路可以是通信介質(zhì)的一個(gè)示例。通信介質(zhì)通常可以體現(xiàn)為在諸如載波或者其他傳輸機(jī)制之類的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)中的計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊，并且可以包括任何信息遞送介質(zhì)。“調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)”可以這樣的信號(hào)，它的數(shù)據(jù)集中的一個(gè)或者多個(gè)或者它的改變可以在信號(hào)中編碼信息的方式進(jìn)行。作為非限制性的示例，通信介質(zhì)可以包括諸如有線網(wǎng)絡(luò)或者專線網(wǎng)絡(luò)之類的有線介質(zhì)，以及諸如聲音、射頻(rf)、微波、紅外(ir)或者其它無(wú)線介質(zhì)在內(nèi)的各種無(wú)線介質(zhì)。這里使用的術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)二者。

計(jì)算設(shè)備100可以實(shí)現(xiàn)為服務(wù)器，例如文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器和web服務(wù)器等，也可以實(shí)現(xiàn)為小尺寸便攜(或者移動(dòng))電子設(shè)備的一部分，這些電子設(shè)備可以是諸如蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(pda)、個(gè)人媒體播放器設(shè)備、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)瀏覽設(shè)備、個(gè)人頭戴設(shè)備、應(yīng)用專用設(shè)備、或者可以包括上面任何功能的混合設(shè)備。計(jì)算設(shè)備100還可以實(shí)現(xiàn)為包括桌面計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)配置的個(gè)人計(jì)算機(jī)。

在一些實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備100被配置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法200。其中，計(jì)算設(shè)備100的一個(gè)或多個(gè)程序122包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法200的指令。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法200的流程圖。計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法200適于在計(jì)算設(shè)備(例如圖1所示的計(jì)算設(shè)備100)中執(zhí)行。

對(duì)于虛擬電廠和模型構(gòu)建原理，首先進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)明。在本發(fā)明的實(shí)施例中，考慮了一種商業(yè)型虛擬電廠，該虛擬電廠是由可再生能源(風(fēng)電機(jī)組)，不可再生能源(熱電機(jī)組)，常規(guī)儲(chǔ)能設(shè)備(儲(chǔ)能電池)組成。虛擬電廠作為一種商業(yè)聚合，通過(guò)向當(dāng)?shù)仉娏τ脩羰垭妬?lái)獲取收益，其可以參與電能交易市場(chǎng)和需求響應(yīng)交易市場(chǎng)。

在電力市場(chǎng)中，虛擬電廠需要依次參與日前市場(chǎng)、日內(nèi)需求響應(yīng)交易市場(chǎng)及實(shí)時(shí)市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)，，虛擬電廠必須在三個(gè)交易層面做出若干決策，可以將其定義為三階段隨機(jī)規(guī)劃問題，如下所示：

1)第一階段(s1)：虛擬電廠在日前市場(chǎng)提交其出力曲線，并確定其供給本地零售用戶的能源價(jià)格；

2)第二階段(s2)：日前市場(chǎng)關(guān)閉后，對(duì)日前價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。在內(nèi)部需求響應(yīng)交易的價(jià)格結(jié)算之前，虛擬電廠決定購(gòu)買的需求響應(yīng)服務(wù)量。

3)第三階段(s3)：當(dāng)可再生能源出力和日內(nèi)需求響應(yīng)交易價(jià)格確定之后，但在實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格未明確前，虛擬電廠調(diào)整其設(shè)施(熱電機(jī)組、儲(chǔ)能電池)的運(yùn)行情況。

此外，還存在一個(gè)不平衡電量結(jié)算的第四階段(s4)，但由于在第四階段中虛擬電廠并未做出決策，因而可將此四階段隨機(jī)優(yōu)化問題視為三階段優(yōu)化問題。

為了實(shí)現(xiàn)虛擬電廠規(guī)劃的優(yōu)化，對(duì)情景樹構(gòu)造如下：首先，生成n1個(gè)日前價(jià)格。對(duì)于每個(gè)生成的日前價(jià)格情景，對(duì)應(yīng)生成基于需求響應(yīng)交易價(jià)格的n2個(gè)集中競(jìng)價(jià)交易情景。對(duì)于需求響應(yīng)交易價(jià)格的每個(gè)情景，生成可再生能源和負(fù)荷需求的n3個(gè)情景。最后，對(duì)于可再生能源和負(fù)荷需求的每種情景，生成n4個(gè)均衡價(jià)格，則生成情景的總數(shù)為ns＝n1×n2×n3×n4。

如圖2所示，方法200始于步驟s210。在步驟s210中，建立虛擬電廠規(guī)劃的第一階段模型，第一階段模型包括獲取市場(chǎng)售電收入的第一函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一函數(shù)以如下公式確定：

func1＝es1(im^d)(1)

其中，func1表示第一函數(shù)，e(·)表示求期望，s1表示虛擬電廠規(guī)劃的第一階段，im^d為日前市場(chǎng)售電收入，表示時(shí)段t內(nèi)情景s下的日前電價(jià)，pt^d為時(shí)段t內(nèi)的日前售電量，τ為時(shí)段t長(zhǎng)度，s＝1,2,...,ns，ns為情景總量，t＝1,2,...,nt，nt為時(shí)段總長(zhǎng)。

在建立好第一階段模型后，進(jìn)入步驟s220，基于第一階段模型，建立虛擬電廠規(guī)劃的第二階段模型，第二階段模型包括獲取虛擬電廠在內(nèi)部需求響應(yīng)交易中求購(gòu)的需求響應(yīng)服務(wù)量的第二函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二函數(shù)以如下公式確定：

func2＝es2s1(ct^dr)(3)

其中，func2表示第二函數(shù)，s2表示虛擬電廠規(guī)劃的第二階段，ct^dr為需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中從需求響應(yīng)供應(yīng)商購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，drpcd,t,s為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于集中競(jìng)價(jià)交易合約從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，d表示需求響應(yīng)供應(yīng)商的編號(hào)，bid,t,s為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于雙邊協(xié)商交易合約從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，nd為需求響應(yīng)供應(yīng)商的總量。

完成第二階段模型的建立后，執(zhí)行步驟s230，基于第一階段模型和第二階段模型，建立虛擬電廠規(guī)劃的第三階段模型，第三階段模型包括虛擬電廠調(diào)整運(yùn)行情況的第三函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第三階段模型以如下公式確定：

func3＝es3s2,s1(im^e+im^dib-ct^g-ct^b-ct^dib)(5)

其中，func3表示第三函數(shù)，s3表示虛擬電廠規(guī)劃的第三階段，im^e為本地零售用戶的售電收入，im^dib為實(shí)時(shí)市場(chǎng)不平衡電量收入，ct^g為常規(guī)熱電機(jī)組的成本，ct^b為儲(chǔ)能電池老化成本，ct^dib為實(shí)時(shí)市場(chǎng)不平衡電量成本。

進(jìn)一步地，im^e、im^dib、ct^g、ct^b和ct^dib分別以如下公式確定：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶集合，e為零售用戶編號(hào)，b為節(jié)點(diǎn)集合，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下由于向零售用戶e供電所得的收入，為時(shí)段t內(nèi)情景s下成交盈余電量的實(shí)時(shí)電價(jià)，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)成交的盈余電量，為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組的集合，g為熱電機(jī)組的編號(hào)，分別為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組g的啟動(dòng)成本和停止成本，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下熱電機(jī)組g的發(fā)電成本，分別為時(shí)段t內(nèi)節(jié)點(diǎn)i處啟動(dòng)和停止熱點(diǎn)機(jī)組的數(shù)量，為節(jié)點(diǎn)i處儲(chǔ)能電池的集合，b為儲(chǔ)能電池的編號(hào)，為節(jié)點(diǎn)i處電池老化成本，分別為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電功率和發(fā)電功率，分別為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電效率和發(fā)電效率，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電價(jià)，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電量缺口。

當(dāng)建立好虛擬電廠規(guī)劃的第一階段模型、第二階段模塊和第三階段模型后，在步驟s240中，將第一階段模型、第二階段模型和第三階段模型進(jìn)行結(jié)合，以形成虛擬電廠的多階段規(guī)劃模型，多階段規(guī)劃模型包括實(shí)現(xiàn)虛擬電廠利潤(rùn)最大化的規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)，以及對(duì)應(yīng)的優(yōu)化約束條件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多階段規(guī)劃模型以如下公式表示：

其中，max表示求最大值。

在該實(shí)施方式中，優(yōu)化約束條件包括電能平衡約束、市場(chǎng)平衡約束、需求響應(yīng)交易約束、本地用戶的需求彈性約束和虛擬電廠運(yùn)行約束。對(duì)于電能平衡約束，以如下公式確定：

其中，為時(shí)段t內(nèi)情景s下虛擬電廠在連接大電網(wǎng)的參考節(jié)點(diǎn)r處向大電網(wǎng)實(shí)時(shí)輸送的電能，為節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電機(jī)組的集合，w為風(fēng)電機(jī)組的編號(hào)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的可出力容量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的削減出力，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下熱電機(jī)組g的可出力容量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下向零售用戶e的供電容量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自零售用戶e的基于集中競(jìng)價(jià)交易合約提供的負(fù)荷削減量，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自零售用戶e的基于雙邊協(xié)商交易合約提供的負(fù)荷削減量。

進(jìn)一步地，在獲取節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的可出力容量時(shí)，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組，其風(fēng)速概率分布服從weibull分布，且忽略風(fēng)電場(chǎng)的尾流效應(yīng)。風(fēng)速的概率密度函數(shù)、分布函數(shù)分別如式(13)和式(14)所示：

其中，為風(fēng)速的概率密度函數(shù)，為風(fēng)速的分布函數(shù)，e為自然常數(shù)，v、χ和分別為風(fēng)速、規(guī)模參數(shù)和尺度參數(shù)。

原始風(fēng)速的時(shí)間序列值借助實(shí)際觀測(cè)到的數(shù)據(jù)樣本按周計(jì)算，進(jìn)而借助自回歸移動(dòng)平均模型(arma：autoregressiveintegratedmovingaveragemodel)進(jìn)行每周風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)。arma(h,k)模型由兩部分組成，即自回歸和移動(dòng)平均，其中h為自回歸的總階數(shù)，k是移動(dòng)平均的總階數(shù)，具體如式(15)所示：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的風(fēng)速，b為常數(shù)，κh為自回歸第h階參數(shù)，為移動(dòng)平均第k階參數(shù)，β(t)為通過(guò)白噪聲過(guò)程產(chǎn)生的以0為均值，σ²為方差的隨機(jī)函數(shù)，h＝1,2,...,h，k＝1,2,...,k。在此，通過(guò)隨機(jī)采樣，借助最小二乘估計(jì)(lse：leastsquaresestimation)求得κh及的最優(yōu)估計(jì)。繼而，預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段的平均風(fēng)速。

基于風(fēng)速模擬值，得出其與風(fēng)電機(jī)組輸出功率之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系如式(16)所示：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電機(jī)組w的額定輸出功率，和分別為節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電機(jī)組w的切入和切出風(fēng)速，為節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電機(jī)組w的額定風(fēng)速。

對(duì)于優(yōu)化約束條件中的市場(chǎng)平衡約束，以如下公式確定：

其中，為時(shí)段t內(nèi)情景s下參與競(jìng)價(jià)的電能，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電量的盈余，drd,t,s、分別為時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商的、基于集中競(jìng)價(jià)交易合約和基于雙邊協(xié)商交易合約提供的負(fù)荷削減量。若的差值為正值，則虛擬電廠以時(shí)段t內(nèi)情景s下日前低電價(jià)轉(zhuǎn)售剩余電能，若該差值為負(fù)值，則虛擬電廠以時(shí)段t內(nèi)情景s下日前高電價(jià)從均衡市場(chǎng)購(gòu)買額外的電能，或者從在需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中從需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買負(fù)荷削減量。

對(duì)于優(yōu)化約束條件中的需求響應(yīng)交易約束，以如下公式確定：

其中，n為競(jìng)價(jià)曲線的線段編號(hào),nbd為競(jìng)價(jià)曲線的總數(shù)，為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下在需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中的需求響應(yīng)成交量，為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下提供的競(jìng)價(jià)曲線n中需求響應(yīng)投標(biāo)量的最大值，分別為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下在響應(yīng)交易市場(chǎng)中的需求響應(yīng)成交量及其成交價(jià)格，cpd,t,s為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約在時(shí)段t內(nèi)情景s下、從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，分別為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于雙邊協(xié)商交易合約從第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的價(jià)格和電能，為第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商的需求響應(yīng)能力。虛擬電廠在基于集中競(jìng)價(jià)交易合約中，每個(gè)時(shí)段需求響應(yīng)供應(yīng)商提供一次價(jià)格-投標(biāo)量的申報(bào)，而通過(guò)雙邊協(xié)商交易合約從需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)時(shí)，其價(jià)格是預(yù)先確定且固定不變的，購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)量不能超過(guò)需求響應(yīng)供應(yīng)商可提供的需求響應(yīng)能力。

對(duì)于優(yōu)化約束條件中的本地用戶的需求彈性約束，以如下公式確定：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下零售用戶e的負(fù)荷需求，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線的線段總數(shù)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下、零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n對(duì)應(yīng)的最大負(fù)荷需求，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n計(jì)算的0-1變量，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n的競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的總競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n-1的競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下向零售用戶e銷售電能的收入。

對(duì)于優(yōu)化約束條件中的虛擬電廠運(yùn)行約束，其包括直流電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)約束、熱電機(jī)組出力約束、儲(chǔ)能電池運(yùn)行約束、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行約束和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷容量及其平衡約束。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，直流電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)約束以如下公式描述：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下的注入功率，為連接大電網(wǎng)的參考節(jié)點(diǎn)r處時(shí)段t內(nèi)情景s下的注入功率，為參考節(jié)點(diǎn)r處時(shí)段t內(nèi)情景s下風(fēng)電機(jī)組w的可出力容量，為參考節(jié)點(diǎn)r處時(shí)段t內(nèi)情景s下熱電機(jī)組g的可出力容量，為參考節(jié)點(diǎn)r處時(shí)段t內(nèi)情景s下向零售用戶e的供電容量，分別為參考節(jié)點(diǎn)r處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電功率和發(fā)電功率，為時(shí)段t內(nèi)情景s下虛擬電廠在連接大電網(wǎng)的參考節(jié)點(diǎn)r處向大電網(wǎng)實(shí)時(shí)輸送的電能，分別代表輸電線路{i,j}的功率下限與功率上限，為輸電線路{i,j}的功率分布變化因子，為節(jié)點(diǎn)m處時(shí)段t內(nèi)情景s下的注入功率，節(jié)點(diǎn)m∈b，b為包括節(jié)點(diǎn)i和參考節(jié)點(diǎn)r的節(jié)點(diǎn)集合,ω為輸電線路{i,j}的線路集合。

對(duì)于虛擬電廠運(yùn)行約束中的熱電機(jī)組出力約束，以如下公式描述：

其中，分別為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組g的最小和最大發(fā)電功率，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t-1內(nèi)情景s下熱電機(jī)組g的發(fā)電功率，upi^g、分別為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組g的向上和向下爬坡速率，別為節(jié)點(diǎn)i處熱電機(jī)組g的最小開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)間，和為布爾變量，表示熱電機(jī)組g是否工作、啟動(dòng)、停機(jī)，若是則置1，否則置0，為熱電機(jī)組g的初始開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)間，t0為運(yùn)行的初始時(shí)刻，δt為時(shí)間間隔，t為時(shí)段總周期。

對(duì)于虛擬電廠運(yùn)行約束中的儲(chǔ)能電池運(yùn)行約束，以如下公式描述：

其中，分別為節(jié)點(diǎn)i處第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電和放電功率對(duì)于的0-1變量，且和分別為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的最大充電功率、最大放電功率、最小充電功率和最小放電功率，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電功率，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t-1內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池的充電功率，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t-1內(nèi)情景s下第b個(gè)儲(chǔ)能電池向節(jié)點(diǎn)m處放電功率，分別為節(jié)點(diǎn)i處單位時(shí)段內(nèi)情景s下儲(chǔ)能電池電功率的最大增發(fā)和減發(fā)量。

對(duì)于虛擬電廠運(yùn)行約束中的風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行約束，以如下公式描述：

其中，分別為節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電機(jī)組w的最小和最大發(fā)電功率。

對(duì)于虛擬電廠運(yùn)行約束中的可轉(zhuǎn)移負(fù)荷容量及其平衡約束，以如下公式描述：

其中，為第a類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)移量，nm^a為第a類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的單元數(shù)量，為第a類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的單位轉(zhuǎn)移量，為轉(zhuǎn)移時(shí)段t1前第a類負(fù)荷的負(fù)荷量，t1為負(fù)荷轉(zhuǎn)移的開始時(shí)間，為需求響應(yīng)用戶參與度。

最后，執(zhí)行步驟s250，根據(jù)優(yōu)化約束條件對(duì)多階段規(guī)劃模型進(jìn)行求解，以獲取虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)式(12)、(17)～(46)形成的約束優(yōu)化條件對(duì)多階段規(guī)劃模型，即式(11)進(jìn)行求解，以獲取虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃。

為獲取上述虛擬電廠的多階段規(guī)劃模型的最終效果，在ieee6節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行仿真。在進(jìn)行仿真分析時(shí)，首先，抽樣生成10個(gè)日前市場(chǎng)價(jià)格，針對(duì)各日前市場(chǎng)價(jià)格情景，生成10個(gè)需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中集中競(jìng)價(jià)交易價(jià)格情景，再針對(duì)各需求響應(yīng)價(jià)格情景，生成10個(gè)分布式可再生能源出力與負(fù)荷需求情景，最后針對(duì)各可再生能源出力與負(fù)荷需求情景，生成10個(gè)實(shí)時(shí)電價(jià)情景，則生成情景的總數(shù)為10⁴，最終還可借助cplex求解上述構(gòu)建的多階段規(guī)劃模型，該模型為混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ieee6節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)示意圖。如圖3所示，該系統(tǒng)中包含2臺(tái)熱電機(jī)組(g)、1臺(tái)風(fēng)電機(jī)組(w)和1個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)(s)，且節(jié)點(diǎn)3、5連接商業(yè)用戶、節(jié)點(diǎn)4連接本地工業(yè)、商業(yè)和居民用戶。ieee6節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)的各機(jī)組參數(shù)如表1所示：

表1

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組出力的預(yù)測(cè)曲線，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的零售用戶需求曲線。表2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的需求響應(yīng)交易中基于雙邊協(xié)商交易合約的價(jià)格示例，具體如下：

表2

基于如表1～2、圖3～5中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在風(fēng)電出力預(yù)測(cè)誤差為0.1的水平下，在需求響應(yīng)容量dr^cap分別為0mw、5mw、10mw的條件下獲取虛擬電廠的競(jìng)標(biāo)出力。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的虛擬電廠的競(jìng)標(biāo)出力曲線。在圖6中，需求響應(yīng)容量以drcap表示，分別給出了drcap＝0、5、10mw時(shí)的競(jìng)標(biāo)出力曲線。通過(guò)在ieee6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中的仿真結(jié)果，最終得到虛擬電廠的利潤(rùn)最大值為1.1×10⁵歐元，實(shí)現(xiàn)了虛擬電廠規(guī)劃的最優(yōu)。

現(xiàn)有的虛擬電廠規(guī)劃方案多集中于日前市場(chǎng)，且相關(guān)研究較少結(jié)合需求響應(yīng)交易市場(chǎng)，從而難以綜合考慮日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)、平衡市場(chǎng)及需求響應(yīng)市場(chǎng)，以構(gòu)建虛擬電廠的規(guī)劃模型來(lái)獲取最優(yōu)規(guī)劃方案。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化的技術(shù)方案，首先建立虛擬電廠規(guī)劃的第一階段模型，基于第一階段模型建立虛擬電廠規(guī)劃的第二階段模塊，再基于第一階段模型和第二階段模型來(lái)建立虛擬電廠的第三階段模型，各階段模型具有響應(yīng)的函數(shù)，將第一階段函數(shù)、第二階段函數(shù)和第三階段函數(shù)結(jié)合形成虛擬電廠的多階段規(guī)劃模型，最后求解多階段規(guī)劃模型以獲取虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃。在上述技術(shù)方案中，考慮到在電力市場(chǎng)中，虛擬電廠需要依次參與日前市場(chǎng)、日內(nèi)需求響應(yīng)交易市場(chǎng)及實(shí)時(shí)市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)，因此虛擬電廠必須在三個(gè)交易層面做出若干決策，為此通過(guò)逐步構(gòu)建第一階段模型、第二階段模型和第三階段模型來(lái)形成多階段規(guī)劃模型，即實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的三階段隨機(jī)規(guī)劃，上述多階段規(guī)劃模型包括實(shí)現(xiàn)虛擬電廠利潤(rùn)最大化的規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)以及對(duì)應(yīng)的優(yōu)化約束條件，優(yōu)化約束條件包括能平衡、市場(chǎng)平衡、需求響應(yīng)交易、本地用戶的需求彈性和虛擬電廠運(yùn)行約束多種，根據(jù)這些約束對(duì)規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)求解，最終得到虛擬電廠的最優(yōu)規(guī)劃，平衡了電力供需，并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，有助于緩解日益嚴(yán)重的能源緊缺和環(huán)境惡化問題。

a9.如a7或8所述的方法，所述市場(chǎng)平衡約束以如下公式確定：

其中，為時(shí)段t內(nèi)情景s下參與競(jìng)價(jià)的電能，為時(shí)段t內(nèi)情景s下實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的不平衡電量的盈余，drd,t,s、分別為時(shí)段t內(nèi)情景s下來(lái)自外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商的、基于集中競(jìng)價(jià)交易合約和基于雙邊協(xié)商交易合約提供的負(fù)荷削減量。

a10.如a7-9中任一項(xiàng)所述的方法，所述需求響應(yīng)交易約束以如下公式確定：

其中，n為競(jìng)價(jià)曲線的線段編號(hào),nbd為競(jìng)價(jià)曲線的總數(shù)，為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下在需求響應(yīng)交易市場(chǎng)中的需求響應(yīng)成交量，為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下提供的競(jìng)價(jià)曲線n中需求響應(yīng)投標(biāo)量的最大值，分別為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約的第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商、時(shí)段t內(nèi)情景s下在響應(yīng)交易市場(chǎng)中的需求響應(yīng)成交量及其成交價(jià)格，cpd,t,s為基于集中競(jìng)價(jià)交易合約在時(shí)段t內(nèi)情景s下、從外部第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的成本，分別為時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于雙邊協(xié)商交易合約從第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商處購(gòu)買需求響應(yīng)服務(wù)的價(jià)格和電能，為第d個(gè)需求響應(yīng)供應(yīng)商的需求響應(yīng)能力。

a11.如a7-10中任一項(xiàng)所述的方法，所述本地用戶的需求彈性約束以如下公式確定：

其中，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下零售用戶e的負(fù)荷需求，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線的線段總數(shù)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下、零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n對(duì)應(yīng)的最大負(fù)荷需求，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下、基于零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n計(jì)算的0-1變量，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n的競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的總競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處零售用戶e的競(jìng)價(jià)曲線n-1的競(jìng)價(jià)，為節(jié)點(diǎn)i處時(shí)段t內(nèi)情景s下向零售用戶e銷售電能的收入。

a12.如a7-11中任一項(xiàng)所述的方法，所述虛擬電廠運(yùn)行約束包括直流電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)約束、熱電機(jī)組出力約束、儲(chǔ)能電池運(yùn)行約束、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行約束和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷容量及其平衡約束。

在此處所提供的說(shuō)明書中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多特征。更確切地說(shuō)，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本文所公開的示例中的設(shè)備的模塊或單元或組間可以布置在如該實(shí)施例中所描述的設(shè)備中，或者可替換地可以定位在與該示例中的設(shè)備不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。前述示例中的模塊可以組合為一個(gè)模塊或者此外可以分成多個(gè)子模塊。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組間組合成一個(gè)模塊或單元或組間，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組間。除了這樣的特征和/或過(guò)程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說(shuō)明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過(guò)程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說(shuō)明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來(lái)代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。

此外，所述實(shí)施例中的一些在此被描述成可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器或者由執(zhí)行所述功能的其它裝置實(shí)施的方法或方法元素的組合。因此，具有用于實(shí)施所述方法或方法元素的必要指令的處理器形成用于實(shí)施該方法或方法元素的裝置。此外，裝置實(shí)施例的在此所述的元素是如下裝置的例子：該裝置用于實(shí)施由為了實(shí)施該發(fā)明的目的的元素所執(zhí)行的功能。

這里描述的各種技術(shù)可結(jié)合硬件或軟件，或者它們的組合一起實(shí)現(xiàn)。從而，本發(fā)明的方法和設(shè)備，或者本發(fā)明的方法和設(shè)備的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如軟盤、cd-rom、硬盤驅(qū)動(dòng)器或者其它任意機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序代碼(即指令)的形式，其中當(dāng)程序被載入諸如計(jì)算機(jī)之類的機(jī)器，并被所述機(jī)器執(zhí)行時(shí)，所述機(jī)器變成實(shí)踐本發(fā)明的設(shè)備。

在程序代碼在可編程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的情況下，計(jì)算設(shè)備一般包括處理器、處理器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)(包括易失性和非易失性存儲(chǔ)器和/或存儲(chǔ)元件)，至少一個(gè)輸入裝置，和至少一個(gè)輸出裝置。其中，存儲(chǔ)器被配置用于存儲(chǔ)程序代碼；處理器被配置用于根據(jù)該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所述程序代碼中的指令，執(zhí)行本發(fā)明的計(jì)及需求響應(yīng)的虛擬電廠多階段競(jìng)價(jià)優(yōu)化方法。

以示例而非限制的方式，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)諸如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)等信息。通信介質(zhì)一般以諸如載波或其它傳輸機(jī)制等已調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)體現(xiàn)計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)，并且包括任何信息傳遞介質(zhì)。以上的任一種的組合也包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍之內(nèi)。

如在此所使用的那樣，除非另行規(guī)定，使用序數(shù)詞“第一”、“第二”、“第三”等等來(lái)描述普通對(duì)象僅僅表示涉及類似對(duì)象的不同實(shí)例，并且并不意圖暗示這樣被描述的對(duì)象必須具有時(shí)間上、空間上、排序方面或者以任意其它方式的給定順序。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說(shuō)明書中使用的語(yǔ)言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見的。對(duì)于本發(fā)明的范圍，對(duì)本發(fā)明所做的公開是說(shuō)明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。