本发明涉及电力调度,尤其是涉及一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法和装置。
背景技术:
1、在电力市场化改革推进及碳市场建设日益完善的新形势下,虚拟电厂面临的市场环境也将发生巨大变化。未来电碳联合市场环境下,虚拟电厂运行策略需要改变。目前国内虚拟电厂主要参与电力调峰市场,在各地碳市场蓬勃发展的趋势下,虚拟电厂用户将面临碳配额约束考核,同时参与碳市场交易。
2、目前虚拟电厂运行策略主要存在以下两大问题:第一,现有虚拟电厂方案聚合分布式资源较为单一,例如部分虚拟电厂仅聚合可调节负荷参与需求响应。第二,现有虚拟电厂方案未将碳市场约束纳入考量:无论是传统机组还是新能源机组,其运行必然受到碳市场约束。
3、中国专利申请公开号cn112257903a公开了虚拟电厂的控制方法和装置,针对虚拟电厂的优化控制问题,通过建立虚拟电厂调度模型,为提升虚拟电厂价值,优化虚拟电厂调度的行为决策提供理论指导。然而,上述申请并未将考虑碳市场约束纳入考量。
4、综上,当前缺少一种虚拟电厂控制方法,以解决或部分解决前述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法和装置,以解决或部分解决现有虚拟电厂运营方案聚合分布式资源单一的问题。
2、本发明的一个方面,提供了调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,实现虚拟电厂在同时参与碳市场和调峰市场下收益最大化,包括如下步骤:
3、步骤s1,获取虚拟电厂在不同场景下的风电数据、燃气轮机数据以及电价数据;
4、步骤s2,根据预设的约束数据、所述的风电数据、所述燃气轮机数据以及所述电价数据,构建调峰-碳市场耦合的虚拟电厂调度模型;
5、步骤s3,通过求解所述虚拟电厂调度模型,得到所述虚拟电厂的运行策略。
6、作为优选的技术方案,所述的步骤s2中,构建调峰-碳市场耦合的虚拟电厂调度模型的过程包括如下步骤:
7、步骤s201,获取所述虚拟电厂的目标函数;
8、步骤s202,构建考虑风电机组不确定性的风电机组约束、燃气轮机约束、虚拟电厂参与调峰的约束、虚拟电厂参与碳市场的约束和功率约束。
9、作为优选的技术方案,所述的步骤s201中,所述虚拟电厂的目标函数为:
10、
11、其中,p为虚拟电厂价值,rf为虚拟电厂参与调峰的价值,rcm为虚拟电厂参与碳市场的价值,cqd为虚拟电厂弃电成本,cmt为燃气轮机成本,ptg和分别表示虚拟电厂向电网在t时刻的购电功率以及购电价格。
12、作为优选的技术方案,所述的考虑风电机组不确定性的风电机组约束为:
13、
14、ptw,min≤ptw≤ptw,max
15、其中,v为实际风速,c和k分别为尺度参数和形状参数,vn表示额定风速,vin和vout分别表示切入切出风速,p*和ptw分别表示额定功率和输出功率,ptw,min、ptw,max分别为最小输出功率和最大输出功率。
16、作为优选的技术方案,所述的虚拟电厂参与调峰的收益为:
17、
18、其中,为t时刻灵活调峰价格,为t时刻调峰容量,为t时刻基线容量,为调峰偏移惩罚系数,分别为燃气轮机输出功率、风电输出功率和购电功率,rf为参与电力调峰的价值。
19、作为优选的技术方案,所述的虚拟电厂参与碳市场的收益为:
20、
21、其中,ccm为碳配额价格,xa1为燃气轮机发放碳配额系数,xa2为风电机组申请ccer获得抵消碳配额系数,xe为燃气轮机碳排放系数,rcm为参与碳市场的价值,分别为燃气轮机输出功率、风电输出功率,c代表虚拟运营整体碳排放。
22、作为优选的技术方案,所述的功率约束为:
23、
24、其中,分别为燃气轮机输出功率、风电输出功率和购电功率,为t时刻调峰容量。
25、作为优选的技术方案,所述的燃气轮机约束为:
26、
27、其中,pmt,max和pmt,min分别表示燃气轮机出力上下限,和分别表示燃气轮机的上下坡速率,为布尔变量,表示燃气轮机的发电状态,取1为运行,0为关闭,和分别表示燃气轮机的持续发电、关闭时间,mon和moff分别表示机组最少持续发电、关闭时间,ptmt为燃气轮机的发电功率。
28、本发明的另一个方面,提供了另一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,本方法能够虚拟电厂在保证一定收益的情况下,将碳排放降低到最小,以此来适应虚拟电厂调节控制需求,与前述方法的区别在于,所述的步骤s201中,目标函数为:
29、minc
30、其中,c代表虚拟运营整体碳排放,
31、所述的步骤s202中,还包括虚拟电厂收益约束:
32、p>p0
33、
34、其中,p为虚拟电厂价值,p0表示虚拟电厂最低收益,rf为虚拟电厂参与调峰的价值,rcm为虚拟电厂参与碳市场的价值,cqd为虚拟电厂弃电成本,cmt为燃气轮机成本,ptg和分别表示虚拟电厂向电网在t时刻的购电功率以及购电价格。
35、本发明的另一个方面,提供了一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制装置,其特征在于,包括:
36、数据获取模块,用于获取虚拟电厂在不同场景下的风电数据、燃气轮机数据以及电价数据;
37、模型构建模块,用于根据预设的约束数据、所述的风电数据、所述燃气轮机数据以及所述电价数据,构建调峰-碳市场耦合的虚拟电厂调度模型;
38、求解模块,用于通过求解所述虚拟电厂调度模型,得到所述虚拟电厂的运行策略。
39、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果之一:
40、(1)针对现有虚拟电厂运营方案聚合分布式资源单一的问题,本发明聚合以风电机组为代表的清洁能源以及以燃气轮机为代表的传统机组,通过求解虚拟电厂调度模型,得到虚拟电厂的运行策略。
41、(2)针对现有研究未考虑虚拟电厂受到碳市场约束,提出调峰-碳耦合市场下的虚拟电厂运营模型,利用模型求解得到虚拟电厂的运行策略。
42、(3)在碳市场中,既考虑传统的燃气轮清洁获得的免费碳配额,也考虑了分布式风电机组申请ccer获得的碳配额抵消量,同时纳入了燃气轮机实际的碳排放,以此为基础求解优化问题。
1.一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的步骤s2中,构建调峰-碳市场耦合的虚拟电厂调度模型的过程包括如下步骤:
3.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的步骤s201中,所述虚拟电厂的目标函数为:
4.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的考虑风电机组不确定性的风电机组约束为:
5.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的虚拟电厂参与调峰的收益为:
6.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的虚拟电厂参与碳市场的收益为:
7.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的功率约束为:
8.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的燃气轮机约束为:
9.根据权利要求2所述的一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制方法,其特征在于,所述的步骤s201中,目标函数为:
10.一种调峰-碳市场耦合下的虚拟电厂控制装置,其特征在于,包括:
