一种计及价格引导机制的含分布式资源园区协调运行策略

1.本发明涉及园区能量管理及配电网优化运行领域，具体是一种计及价格引导机制的含分布式资源园区协调运行策略。


背景技术：

2.近年来，多类型综合园区在配电网中的不断出现，加速了配电网从集中式网络向分散式网络的转变。园区内部含有储能(es)、灵活负载(fl)、分布式电源(dg)和智能电表等，可以主动管理其灵活性资源以进行需求侧响应(dr)。园区内部多类分布式资源的需求侧响应使综合园区能够灵活地实现供需平衡并缓解局部网络运行问题，例如负载尖峰问题。如今，中国出现了多种类型的综合园区，包括零碳校园、商业建筑和工业园区等。在美国，加利福尼亚州的自发电激励计划(sgip)提供激励措施以支持用户侧分布式能源的安装，该计划已资助了8890多个项目，分布式能源装机容量超过400mw。此外，纽约州已经实施了改革能源愿景(rev)战略，以加速微电网的渗透和分布式能源在终端用户中的安装。
3.在传统配电网中，配电网企业对内部存在的各类可调度资源具有天然的垄断性，配电网的优化运行往往都是由配电网企业来对系统网络结构、并网无功补偿装置和分布式能源等资源进行统一调节和调度。这一方面是由于配电网中的存量资本都是由配电网企业自身所有，配电网企业在维持系统的安全运行和可靠供电基础上，为了获得更高的收益具备通过调用系统内资源实现经济运行的能力；另一方面也是因为原有的相关政策不允许配电网中有第三方资本的介入，配电网企业在依照政府价格部门制定的电价标准和能源部门制定的供电标准的前提下，只需要以自身收益为唯一目标来对系统进行资源分配和优化调度，而这种情况在近几年正在悄然的发生改变。随着配电网对社会资本的放开，增量资本开始不断涌入，当前存在的各类型综合园区大多属于第三方独立主体，各园区以自身经济效益最大化为目标进行自治调度。配电网企业的职能开始被重新定位，无法再直接控制园区内部的分布式资源进行需求侧响应，因此应考虑为园区提供价格激励机制，以经济利益激励园区积极参与配电网优化运行过程。在新背景下，配电网运营商要履行好自身职能，在负责系统内电能安全供应和保障对缺额/富余电能兜底的同时，还需要兼顾不同市场主体对于自身利益的追求，因此配电网运营商亟需设计面向多类综合园区的价格引导机制，通过市场化方式来引导不同资源间的优化配置关系，以此来实现配电网的协同优化运行。


技术实现要素：

4.鉴于上述技术缺点，本发明提供了一种计及价格引导机制的含分布式资源园区协调运行策略。
5.为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
6.一种计及价格引导机制的含分布式资源园区协调运行策略，包括以下步骤：
7.步骤1：构建包含多种分布式资源的园区优化调度模型，采用多代理理论对分布式资源进行建模得出多个分布式资源代理；同时基于二阶锥松弛理论，建立配电网运营商优
化调度模型，得出各园区对应的指导边际电价；
8.步骤2：基于交互利益优先级原则，确定各个分布式资源代理的交互利益，并对交互利益进行优先级排序；
9.步骤3：各园区根据指导边际电价依照优先级顺序进行协调优化响应。
10.优选的，所述步骤1中，所述园区优化调度模型为：
[0011][0012][0013]
式中：表示第n个园区第d个分布式资源代理t时刻的响应功率；表示第n个园区t时刻的响应电价；表示第n个园区t时刻与配电网运营商保底交易的功率；表示第n个园区t时刻与配电网运营商保底交易的价格。
[0014]
优选的，所述园区优化调度模型还包括园区实时运行约束，所述园区实时运行约束为：
[0015][0016][0017][0018][0019]
式中：表示第n个园区第d个分布式电源代理t时刻的输出功率；表示第n个园区第d个分布式电源代理t时刻的输出功率上限；表示第n个园区第d个可控负荷代理t时刻的负荷功率；表示第n个园区第d个可控负荷代理t时刻的负荷功率上下限；表示第n个园区第d个储能代理t时刻的充放电功率；表示第n个园区第d个储能代理t时刻的充放电功率上下限；表示第n个园区第d个储能代理的初始能量；表示第n个园区第d个储能代理的充放电功率效率；表示第n个园区第d个储能代理的储存能量上限。
[0020]
优选的，所述步骤1中，配电网优化调度模型可以建模为：
[0021][0022][0023][0024]
[0025][0026]
(v
i,t
)
2-(v
j,t
)2＝2(r
ij
p
ij,t
x
ijqij,t
)-(i
ij,t
)2[(r
ij
)2 (x
ij
)2]
[0027]
(v
i,t
)2(i
ij,t
)2＝(p
ij,t
)2 (q
ij,t
)2[0028][0029][0030][0031][0032]
式中：π(i)为以节点i为末节点的支路首端节点集合，φ(i)为以节点i为首节点的支路末端节点集合，r
ki
、x
ki
分别为支路ki的电阻和电抗，r
ij
、x
ij
分别为支路ij的电阻和电抗，i
ki,t
和i
ij,t
分别为支路ki、支路ij的电流，p
ki,t
、q
ki,t
分别为支路ki的有功和无功功率，p
ij,t
、q
ij,t
分别为支路ij的有功和无功功率，和分别表示园区n＝i由配电网购入的功率，和分别表示原始负荷的有功和无功功率。v
i,t
和v
j,t
表示节点电压；s
ij
表示支路ij的视在功率上限；v
min
/v
max
表示节点电压上下限；i
ij,max
表示节点电流上限。
[0033]
优选的，所述步骤1中，分布式资源包括分布式能源、可调负荷、储能和常规负载。
[0034]
优选的，所述步骤1中，所述分布式资源代理由园区内同类型的多个小容量分布式资源组成，通过分布式资源代理的聚合和统一控制。
[0035]
优选的，所述步骤2中，对交互利益进行排序，多园区按照优先级顺序依次响应时，以园区确认的交互收益最高值为第一响应。
[0036]
优选的，所述步骤3中，各园区的指导边际电价为该园区所在节点的配电网节点边际电价。
[0037]
本发明的有益效果是：
[0038]
本发明首先采用多代理理论，构建了园区内部分布式能源、分布式储能、可控负荷等多类分布式资源运行特性的多代理模型。进一步基于构建的分布式资源多代理模型，提出计及多类分布式资源交互响应特性的园区协调运行策略。提出交互利益优先级策略，分别提出各个分布式资源代理的交互利益，在每个运行时间段，园区代理按照各分布式资源代理的交互利益优先级顺序，依次响应各元件代理。最后，研究配电网运营商与园区代理的实时互动关系，配电网运营商通过价格机制对各园区协调运行策略进行趋优引导，协调配电网内的多个独立园区优化运行，进而有效支撑高弹性配电网的有序运行。
附图说明
[0039]
图1为考虑出力预测与价格双重不确定性的风电场储能电站多市场参与策略的流程图；
[0040]
图2为考虑出力预测与价格双重不确定性的风电场储能电站多市场参与策略中园区优化调度模型的示意图；
[0041]
图3为考虑出力预测与价格双重不确定性的风电场储能电站多市场参与策略中园区内部基于交互利益优先级排序的需求侧响应的流程图。
具体实施方式
[0042]
下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0043]
如图1所示，一种计及价格引导机制的含分布式资源园区协调运行策略，包括以下步骤：
[0044]
步骤1：构建包含多种分布式资源的园区优化调度模型，采用多代理理论对分布式资源进行建模得出多个分布式资源代理；同时基于二阶锥松弛理论，建立配电网运营商优化调度模型，得出各园区对应的指导边际电价；
[0045]
步骤2：基于交互利益优先级原则，确定各个分布式资源代理的交互利益，并对交互利益进行优先级排序；
[0046]
步骤3：各园区根据指导边际电价依照优先级顺序进行协调优化响应。
[0047]
如图2所示，更进一步的，所述步骤1中，所述园区优化调度模型为：
[0048][0049]
式中：表示第n个园区第d个分布式资源代理t时刻的响应功率；表示第n个园区t时刻的响应电价；表示第n个园区t时刻与配电网运营商保底交易的功率；表示第n个园区t时刻与配电网运营商保底交易的价格。
[0050]
更进一步的，所述园区优化调度模型还包括园区实时运行约束，所述园区实时运行约束为：
[0051][0052][0053][0054][0055]
式中：表示第n个园区第d个分布式电源代理t时刻的输出功率；表示第n个园区第d个分布式电源代理t时刻的输出功率上限；表示第n个园区第d个可控负荷代理t时刻的负荷功率；表示第n个园区第d个可控负荷代理t时刻的负荷功率上
下限；表示第n个园区第d个储能代理t时刻的充放电功率；表示第n个园区第d个储能代理t时刻的充放电功率上下限；表示第n个园区第d个储能代理的初始能量；表示第n个园区第d个储能代理的充放电功率效率；表示第n个园区第d个储能代理的储存能量上限。
[0056]
每个园区内部含有不同类型的分布式资源，包括分布式能源、可调负荷、储能和常规负载。园区可以在其控制区域内调整分布式资源的最佳运行点。使用多代理理论将园区内含有的分布式资源建模为多个分布式资源代理。分布式资源代理(dera)由园区内同类型的多个小容量分布式资源组成。通过分布式资源代理的聚合和统一控制，小容量分布式资源可以参与园区内部的需求响应过程。园区协调分布式资源代理的需求侧响应收益，以实现园区内部的经济盈余最大化。
[0057]
如图3所示，基于交互利益优先级原则，园区按照利益优先顺序依次响应园区内部的多个分布式资源代理。在每一次迭代过程中，园区根据交互收益排序选择合适的dera响应功率，直到达到平衡，或者分布式资源响应能量不再剩余。具体而言，分布式电源代理、储能代理、可控负荷代理的交互利益如公式(6)-(8)所示
[0058][0059][0060][0061]
式中：表示第n个园区t时刻的净功率，表示第n个园区t时刻功率过剩，表示第n个园区t时刻功率不足；表示第n个园区t时刻的配电网指导电价；表示t时刻的配电网上网电价；表示t时刻的配电网分时电价。
[0062]
每当园区内部出现不平衡功率时，园区会将不平衡功率和指导价格(配电网运营商给出的节点边际电价)信息广播给每个分布式资源代理。然后，每个分布式资源代理考虑自身的技术约束和相应的交互收益，生成可行的交互响应策略。然后，各分布式资源代理将实际响应能量和交互收益发送回园区。最后，园区归纳各分布式资源代理的交互收益，并对其进行优先级排序。
[0063]
园区根据每个投标段中的交互收益向各个分布式资源代理分配响应配额，每个投标段的资格允许中标者响应p
δ
数量的功率，园区和分布式资源代理重复上述过程直到园区内部实现功率平衡，或者所有可用的分布式资源功率全部响应完成，具体响应流程如图2所示。
[0064]
更进一步的，所述步骤1中，配电网优化调度模型可以建模为：
[0065]
[0066][0067][0068][0069][0070]
(v
i,t
)
2-(v
j,t
)2＝2(r
ij
p
ij,t
x
ijqij,t
)-(i
ij,t
)2[(r
ij
)2 (x
ij
)2]
ꢀꢀꢀ
(14)
[0071]
(v
i,t
)2(i
ij,t
)2＝(p
ij,t
)2 (q
ij,t
)2ꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0072][0073][0074][0075][0076]
式中：π(i)为以节点i为末节点的支路首端节点集合，φ(i)为以节点i为首节点的支路末端节点集合，r
ki
、x
ki
分别为支路ki的电阻和电抗，r
ij
、x
ij
分别为支路ij的电阻和电抗，i
ki,t
和i
ij,t
分别为支路ki、支路ij的电流，p
ki,t
、q
ki,t
分别为支路ki的有功和无功功率，p
ij,t
、q
ij,t
分别为支路ij的有功和无功功率，和分别表示园区n＝i由配电网购入的功率，和分别表示原始负荷的有功和无功功率。v
i,t
和v
j,t
表示节点电压；s
ij
表示支路ij的视在功率上限；v
min
/v
max
表示节点电压上下限；i
ij,max
表示节点电流上限。
[0077]
基于公式(9)-(19)给出的配电网优化运行模型，可以得出配电网节点边际电价计算方式如公式(20)所示
[0078][0079]
其中函数a1,
……
,a5是基于交流最优潮流计算得到，是p
l,t
,q
l
,t,i
l,t
的非线性函数，具体如公式(21)-(25)所示。如公式(20)所示，计算得到的配电网节点边际电价将公式(6)-(16)中约束的影响进行量化，节点边际价格可以表示出配电线路损耗、潮流限制和节点电压限制的影响。
[0080][0081]
[0082][0083][0084][0085]
更进一步的，所述步骤1中，分布式资源包括分布式能源、可调负荷、储能和常规负载。
[0086]
更进一步的，所述步骤1中，所述分布式资源代理由园区内同类型的多个小容量分布式资源组成，通过分布式资源代理的聚合和统一控制。
[0087]
更进一步的，所述步骤2中，对交互利益进行排序，多园区按照优先级顺序依次响应时，以园区确认的交互收益最高值为第一响应。
[0088]
更进一步的，所述步骤3中，各园区的指导边际电价为该园区所在节点的配电网节点边际电价。
[0089]
基于配电网运营商计算得到的配电网节点边际电价，下发给各个园区的配电网指导电价则为该园区所在节点的配电网节点边际电价，可表示为：
[0090][0091]
基于公式(26)所给出的园区指导电价，各个园区独立进行第二部分给出的需求侧响应策略，确定当前时刻当前指导电价下的响应功率及净功率，以参与配电网协调优化运行过程。