虚拟电厂的负荷优化调度研究

随着能源危机和环境问题日益严重,新能源发展越来越受到世界各国的重视。然而,随机性、间歇性的新能源接入电网,将给电网的安全与经济运行带来新的问题。虚拟电厂(Virtual Power Plant, VPP)可以大规模有效集成地域分散、类型各异的分布式新能源和用户负荷,打破发电侧和负荷侧界限,提高供电可靠性,是解决新能源入网问题的重要手段。本文以促进新能源并网发电的规模化应用为出发点,引入VPP概念,进行了VPP的负荷优化调度问题的研究。首先,针对小规模新能源入网问题,本文在分析了VPP各分布式电源(Distributed generator, DG)发电成本的基础上,构建了计及环境效益的VPP经济性优化调度模型,设计了基于小水电季节特性的VPP运行策略。以各时段内VPP实际出力跟踪计划出力、同时VPP发电成本和环境成本最小为目标,通过粒子群算法计算得到VPP各DG的出力。实验结果表明,将小规模新能源和部分可控DG构建成VPP,通过负荷经济性优化调度,可以降低新能源出力波动对电网影响和DG发电总成本。其次,配电网分时电价可以激励VPP参与电网削峰填谷,降低发电成本,获得更好的效益。针对大规模新能源入网时输出功率不确定性和配电网分时电价对发电侧的影响,本文设计了基于分时电价的VPP运行策略,以各时段内获得收益最大为目标,构建了基于分时电价的VPP经济性优化调度模型,采用粒子群算法得到VPP各能源的出力。仿真结果表明所建模型合理,当大规模新能源电力接入电网时,基于分时电价的VPP采用抽水蓄能和储能电池联合运行策略,通过负荷经济性优化调度能获得更好的经济效益和电能质量。最后,针对大规模新能源消纳水平有限的困境,综合考虑发电侧和负荷侧作用机理,将负荷侧需求响应纳入VPP负荷优化调度。以基于消费者心理学的分时电价用户响应原理预测的负荷曲线为基础,综合考虑负荷侧和发电侧资源对新能源消纳和系统运行的影响,以新能源消纳量最大、系统运行成本和环境成本最小为目标,建立了计及负荷侧和发电侧协调运行的VPP多目标优化调度模型,通过分目标乘除法将多目标转化为单目标之后,采用自适应免疫疫苗算法对模型进行求解。以某区域电网为实例进行仿真说明,验证了计及负荷侧和发电侧协调运行的VPP通过负荷优化调度,能够有效降低系统运行成本和对环境影响,提高新能源消纳水平。