(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211258393.7 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司淮安供电 分公司 地址 223001 江苏省淮安市清江浦区淮 海 南路134号 申请人 淮阴师范学院　 南京笃力科技有限公司 (72)发明人 韩伟　徐子鲲　陈凌　石慧　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 徐燕 (51)Int.Cl. H02J 3/46(2006.01) H02J 3/14(2006.01)H02J 3/28(2006.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 计及储能与需求响应的电-气虚拟电厂双层 优化调度方法 (57)摘要 本申请公开计及 储能与需求响应的电 ‑气虚 拟电厂双层优化调度方法， 包括： 构建常规机组、 燃气轮机、 风电、 电制氢设备、 储能装置、 柔性负 荷的电气虚拟电厂双层调度模型； 上层模型以 电‑气虚拟电厂常规机组、 储能、 主网购电成本最 低为目标， 下层模型 以电‑气虚拟电厂日前调度 成本最低为目标； 对双层模型目标函数设约束条 件； 基于拉丁超立方抽样生 成典型新能源出力场 景； 根据KKT条件将下层模型转变为上层模型约 束条件， 利用Big ‑M法将非线性条件线 性化， 将混 合整数非线性双层模型变为混合整数线性单层 模型进行求解得到电 ‑气虚拟电厂优化后的调度 结果。 本发明考虑各部分对风电的消纳作用， 提 高虚拟电厂新能源消纳水平， 降低运行成本 。 权利要求书5页 说明书11页 附图3页 CN 115483718 A 2022.12.16 CN 115483718 A 1.一种计及储能与需求响应的电 ‑气虚拟电厂双层优化调度方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1： 建立电 ‑气虚拟电厂双层优化调度模型， 以及双层优化调度模型的优化目标和约束 条件； 其中， 所述双层 优化调度模型由上层 模型和下层 模型构成， 上层 模型包括有常规机组 和储能装置， 其是以电 ‑气虚拟电厂常规机组发电成本、 储能成本、 主网购电成本为优化目 标， 下层模型包括有燃气轮机、 风电机组、 电制氢设备、 柔性负荷， 其是以电 ‑气虚拟电厂日 前调度成本为优化目标； S2： 基于拉丁超立方抽样生成典型风电机组新能源的出力场景； S3： 结合步骤S1的内容， 根据K KT条件将下层模型转变为上层模型的约束条件； S4： 基于步骤S3的内容将原属于混合整数非线性的双层优化调度模型转换为混合整数 线性的单层 优化调度模 型， 同时利用Big ‑M法将原属于非线性的约束 条件线性化， 然后将单 层优化调度模型、 线性化约束条件、 步骤S2中生成的风电机组新能源出力场景放置到 matlab平台上， 利用Yalmip工具箱调用CPLEX求解器求解相应的风电机组新能源和由常规 机组发电的调度结果、 运行成本和弃风 量。 2.根据权利要求1所述的一种计及储能与需求响应的电 ‑气虚拟电厂双层优化调度方 法， 其特征在于， 步骤S1中所述双 层优化调度模型的优化目标和约束条件的具体内容 为： (1)、 建立上层模型目标函数， 该目标函数是以电 ‑气虚拟电厂常规机组发电成本、 储能 成本、 主网购电成本最小化 为目标： min F1＝(F1+F2+F3) 式中， F1表示上层模型目标函数值； F1表示常规机组的发电成本函数； F2表示储能成本 函数； F3表示主网购电成本 函数； T表示时段总数； NG表示常规机组的数量； ai、 bi、 ci均表示常 规机组i的成本函数系数； 表示t时段第i个常规机组出力； cESS表示储能装置充放电成本 系数； PtESC、 PtESD分别表示储能装置t时刻充、 放电量， 且储能装置不能同时充放电； 表示 t时刻虚拟电厂从主网购电 电价； Ptgrid表示t时刻虚拟电厂从主网购电 电量； (2)、 建立上层模型约束条件： 功率平衡约束 Pw+Pgrid+Pcu+PESD‑PESC ‑Pload＝0 式中， Pw表示风电机组预测出力， Pgrid表示虚拟电厂从主网购入电量， Pcu表示常规机组 出力， PESD表示储能装置放出电量， PESC表示储能装置充入电量， Pload表示电负荷； 常规机组约束 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115483718 A 2式中， 表示第i台常规机组出力； 分别表示第i台常规机组出力上下限； RUi、 RDi分别表示常规机组i的爬坡速率上 下限； 储能装置约束 式中， ES(t)表示储能装置t时刻所存储的电量； ηESC、 ηESD分别表示储能装置的充放电效 率； 分别表示t时段i区域储能装置的充放电功率； ESi,0表示i区域储能装置日前 调度初始存储 量； 表示i区域储能装置的最大容量； ESi,t表示i区域储能装置日前调度t 时刻存储量； 分别表示t时段i 区域储能装置的充放电状态标志， 是为1， 否则为0； PiES‑max表示i区域储能装置的最大充放电功率； (3)、 建立下层模型目标函数， 该目标函数是以电 ‑气虚拟电厂日前调度成本最小化为 目标： min F＝(F1+F2+F3+F4+F5+F6) 式中， F表示下层模型目标函数值； F4表示燃气轮机 发电成本函数； F5表示需求响应成本 函数； F6表示弃风惩罚成本函数； Ngt表示燃气轮机的数量； 均表示燃气轮机i的 成本函数系数； 表示t时段第i个燃气轮机出力； k表示用户可中断负荷等级； εk表示k级可 中断负荷补偿价格； 表示t时刻第k级可中断负荷功率； Nw分别表示风电机组数量； λw表示 弃风惩罚系数； 分别表示t时刻第i台风电机组的预测出力和实际出力； (4)、 建立下层模型约束条件： 功率平衡约束 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115483718 A 3