智能电网中的虚拟发电厂模型
计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型
计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型王冠;李鹏;焦扬;何楠;张玮;谭忠富【摘要】为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型.首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型.再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型.最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象.分析结果显示:所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性.储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网.将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳.%In order to mitigate wind and photovoltaic power generation uncertainty on stable operation of virtual power plant,a multiobjective stochastic scheduling optimization model with consideration of uncertainty and demand response is proposed with robust stochastic optimization theory.Firstly,wind power,photovoltaic power generation,gas turbine (GT) power generation,energy storage systems (ESS) and demand response are integrated into a virtual power plant.Secondly,maximize operational benefits of virtual power plant and minimize system operating cost and abandoned energy costs are selected as objective functions.Then by application of robust stochasticoptimization theory,a virtual power plant (VPP) scheduling optimization model is established.The proposed method is applied to distributed power demonstration project in Yunnan,China as an example.The results show that the proposed model can reduce system power shortage penalty cost.The introduction of dual Robust coefficients can provide flexible VPP scheduling decision tools for different risk attitudes of decision makers and respond to wind power and photovoltaic power generation stochastic characteristics effectively.ESS can replace GT unit to provide backup services for wind power and photovoltaic power generation because of its charge and discharge characteristics.It can also smooth VPP output power curve and promote grid connection between wind power and photovoltaic power generation.Demand response is incorporate into VPP to realize power generation side and power side linkage optimization,smooth electric load curve and improve overall operational effectiveness.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2017(050)005【总页数】7页(P107-113)【关键词】鲁棒随机优化理论;虚拟电厂;随机调度优化模型;风电;光伏发电【作者】王冠;李鹏;焦扬;何楠;张玮;谭忠富【作者单位】华北电力大学能源经济与环境研究所,北京 102206;国网河南省电力公司经济技术研究院,河南郑州450052;华北电力大学能源经济与环境研究所,北京102206;国网节能服务有限公司北京 100191;华北电力大学能源经济与环境研究所,北京 102206;华北电力大学能源经济与环境研究所,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM732能源危机和环境污染日渐严峻，以风能、太阳能为代表的分布式可再生能源在能源格局中的角色日益重要。
智能电网中虚拟电厂的管理与调度研究
智能电网中虚拟电厂的管理与调度研究智能电网作为电力系统的升级版本，采用先进的信息技术和通信技术，拥有更高的可靠性、可持续性和经济性。
而虚拟电厂作为智能电网的重要组成部分，在实现电网与用户之间的高效能量交互和管理中发挥着重要作用。
本篇文章旨在就智能电网中虚拟电厂的管理与调度进行深入的研究和探讨。
首先，我们需要明确虚拟电厂的概念。
虚拟电厂是由多个不同类型和规模的分散能源资源组成的集成系统。
这些分散能源资源包括太阳能、风能、储能等等，通过智能电网系统进行统一管理和调度。
虚拟电厂通过信息技术和通信技术实时监测和控制能源的生产和消费，以实现能源的高效利用和智能调度。
虚拟电厂的管理与调度需要解决以下几个关键问题。
首先是资源的集成与管理。
虚拟电厂的核心目标之一是集成和管理不同类型和规模的分散能源资源。
在资源的集成方面，需要建立统一的信息平台和管理系统，将分散的能源资源整合为一个整体，实现资源的高效分配和利用。
在资源的管理方面，需要具备灵活的调度机制和策略，根据不同的供需需求，对能源资源进行合理分配和优化组合。
此外，还需要考虑整个能源系统的可靠性和安全性，确保能源的持续供应和电网的稳定运行。
其次是智能化运营与控制。
虚拟电厂通过信息技术和通信技术实现对能源系统的智能化运营和控制。
智能化运营和控制需要建立高效的监测系统和控制策略，实时监测能源的产生和消费情况，通过智能算法和模型预测未来的能源需求和供给，进而调整能源的生产和消费计划。
同时，智能化运营和控制还需要紧密结合电网的运行状态和用户需求，根据不同的需求模式和负荷特点，合理调整能源的分配和供给。
第三是市场化运营与交易。
虚拟电厂作为能源系统的管理和调度平台，可以实现能源的市场化运营和交易。
市场化运营和交易通过建立能源市场和交易平台，将生产者和消费者连接起来，实现能源的双向流动和灵活交易。
在市场化运营和交易方面，需要建立公平、透明和高效的交易机制，确保能源的价格合理和交易过程的公正。
虚拟电厂建设与运营管理实施方案
虚拟电厂建设与运营管理实施方案虚拟电厂是当前智能电网发展过程中的重要组成部分，其主要功能是进行资源和能源配置优化，降低电网运行成本，提高供电稳定性，并建立发电控制调度等系统。
为了实现该功能，需要建立一个全面的虚拟电厂建设和运营管理实施方案，以指导和实现虚拟电厂的建设和运营管理。
虚拟电厂建设与运营管理实施方案一、虚拟电厂建设1、虚拟电厂系统构成虚拟电厂系统是由电力系统拓扑结构、电力系统参数模型、控制策略、电网计算机模拟软件、电力系统数据库等组成。
电力系统拓扑结构采用全系统仿真的方式，包括发电厂、输电线路等拓扑结构组成；电力系统参数模型采用电力系统学的基本模型，包括功率、电流、比例系数等；控制策略包括电网调度，自动调压，稳态控制，非线性控制等；电网计算机模拟软件用来模拟整个电力系统；电力系统数据库用来存储电力系统参数，用于数据管理。
2、虚拟电厂系统构建虚拟电厂系统的构建主要包括虚拟电厂的设备购置、实验室设置、功能设计、实验运行等几个阶段。
设备购置包括计算机和模拟软件，以及控制设备等；实验室设置要求实验室环境良好，有足够的空间和设备；功能设计根据实际电力系统的拓扑结构和参数，设计合适的控制策略和模拟程序；实验运行是使用模拟软件和控制策略进行模拟，根据模拟结果分析电力系统性能，并确定相应的参数，使电力系统得到有效控制。
二、虚拟电厂运行管理1、虚拟电厂运行管理体系虚拟电厂运行管理体系是一个按照规划实施的有组织的管理过程，包括规划管理、设备管理、作业现场管理、信息管理和安全管理等环节。
规划管理要求建立电力系统规划管理框架，根据设备状况、电力系统参数情况等制定合理的设备调整计划；设备管理要求建立完善的设备管理体系，确保设备的正常使用；作业现场管理需要建立作业规范，确保作业安全有效；信息管理需要建立相应的信息管理体系，以便管理信息的有效共享；安全管理需要建立安全管理体系，以防止意外情况的发生。
2、虚拟电厂运行管理实施虚拟电厂运行管理实施要求加强与现场运行相关的数据采集和分析工作，不断更新设备参数，确保虚拟电厂系统实时性，并对电力系统运行情况不断进行监测分析；对电网运行情况及时纠正，确保系统安全稳定；加强对虚拟电厂设备管理，定期更新设备参数，保证虚拟电厂系统的正常运行；建立电力系统信息管理系统，实现电力系统数据的有效共享，提高系统管理效果；建立安全管理体系，采取一系列有效措施，以防止意外事故的发生。
智能电网的建模与仿真研究
智能电网的建模与仿真研究【智能电网的建模与仿真研究】随着科技的不断发展，智能电网作为一项前沿技术，正在成为城市能源领域的热门话题。
智能电网是一种通过智能化技术实现电力能源的高效利用和管理的电力系统。
然而，智能电网的建模与仿真研究是实现智能电网的关键一步，下面将从多个方面分析智能电网建模与仿真的研究现状以及未来的发展趋势。
1. 智能电网的建模智能电网的建模是对电网系统进行全面抽象，以实现对电力系统各个部分之间及其与整个系统之间相互联系的全面掌握。
传统电网建模主要是基于物理设备的建模，而智能电网的建模则结合了网络通信、计算机控制等多个领域的知识，涵盖了物理设备、信息通信以及数据处理等多个方面。
在智能电网的物理设备建模中，可以采用基于物理方程和电路理论的方法，运用微分方程和电磁换算，研究电力系统的稳态和暂态特性。
同时，为了全面把握电力系统的工作状态，还需对传感器、执行器、开关等设备进行建模，模拟实际工作场景，以便于对系统的运行和故障进行预测和优化。
在信息通信建模方面，智能电网需要建立包括通信网络拓扑、协议、数据流等的模型。
通信网络拓扑模型可以用于描述通信网络的拓扑结构，以及节点间的通信关系。
协议模型则描述了节点之间的通信协议以及数据交换过程。
数据流模型是指针对数据流的时延、丢失等特性进行建模，以评估数据流对智能电网运行的影响。
此外，智能电网建模还需要综合考虑数据处理模型。
数据处理模型可以应对大规模数据分析的问题，包括数据采集、存储、处理等环节。
通过采用大数据技术、深度学习等方法，可以对电力系统中的数据进行实时监测和分析，为电力系统的运行和管理提供决策支持。
2. 智能电网的仿真研究智能电网的仿真研究是通过现实场景的模拟来验证和验证智能电网的有效性和可靠性。
智能电网的仿真可以通过建立虚拟实验室，对电力系统各个环节进行模拟和验证。
在智能电网的建模过程中，可以基于建模结果进行仿真，分析智能电网的优化和改进方案。
虚拟电厂
虚拟电厂的功能特征
由虚拟电厂的概念可知，在技术层面，虚拟电厂控制中心应具有如下 功能： 3）新能源发电功率预测功能。 综合短期及中长期气象数据及预报信息，对区域内的风电机组、太阳
能发电机组等的输出功率做出较准确的预测。
4）用电负荷预测及管理功能。 对区域内的用电符合进行较准确的预测，对多种因素对负荷需求的影 响规律进行分析，并且具有对整个电网调度运行的功能。
好的可扩展性和开放性，但是该结构对虚
拟发电厂内各发电或用电单元及由其组成 的子系统提出很高的要求，需要具备日常 运行管理、故障诊断与响应等较复杂的功 能。
虚拟电厂的关键技术：信息通讯技术
虚拟电厂要采用融合能源流与信息流的双向通信技术， 控制中心不仅可以接受各单元的当前状态信息，而且能 够向控制目标发送控制信号。应用于虚拟电厂中的通信 技术主要基于互联网的技术，如互联网协议的服务、虚 拟专用网络、电力线路载波技术和无线技术。根据不同 场合和要求，虚拟电厂要应用不同的通信技术。在欧洲 进行的一些虚拟电厂项目中，主要应用有互联网虚拟专 用网络技术、移动通信技术、GPRS技术和IEC104协议通 信技术等。
虚拟电厂的功能特征
由虚拟电厂的概念可知，在技术层面，虚拟电厂控制中心应具有如下
功能： 5）数据管理及分析功能。 采集并分析处理区域中各对象的运行数据，如发电机组的出力和运行 效率、用电负荷随时间变化的规律等，并能对这些数据提供有效的检 索和调用手段。
6）电力市场中的经营能力。
包括建立区域内的发电费用、用电收益及安全约束模型，进行优化计 算，收集市场情报、制订发电计划、签订中远期市场交易合同等。
虚拟电厂的关键技术
虚拟电厂的关键技术：协调控制技术 虚拟电厂的运行控制结构可以分为： 1）集中控制 2）集中–分散控制 3）完全分散控制
数字孪生技术在能源行业中的应用案例分析
数字孪生技术在能源行业中的应用案例分析引言随着科技的迅速发展，数字孪生技术在各行各业中得到广泛应用，并为许多行业带来了巨大的变革。
本文将重点分析数字孪生技术在能源行业中的应用案例，以探讨其在这个行业中的潜力与应用效果。
一、数字孪生技术在能源行业中的基本概念数字孪生技术是指通过将物理实体与其数字化仿真模型相结合，实现对实体的虚拟监控与管理的一种技术。
其实质是将物理空间中的实体与计算机中的数据通过物理传感器和数据连接进行互联，实现实时数据收集和反馈。
在能源行业中，数字孪生技术可以应用于能源生产、输配、储存和消费等环节。
二、数字孪生技术在能源生产中的应用案例1. 智能发电厂：利用数字孪生技术，发电厂可以实时监测发电机、输电设备和燃气管线等的运行状态和能源消耗，以提高设备的运行效率。
同时，通过数字孪生技术，发电厂可以进行故障预测和快速响应，提高运维效率和降低维护成本。
2. 智能微电网：数字孪生技术可以应用于微电网系统中，实现对能源的智能监控和管理。
通过对微电网进行数字建模和实时监测，可以预测能源供需情况，并实现能源优化调度。
数字孪生技术还可以帮助微电网系统实现智能配电、负荷预测和设备管理等功能。
三、数字孪生技术在能源输配中的应用案例1. 智能电网：数字孪生技术可以应用于智能电网系统中，实现对电力输配设备和电网运行状态的实时监测与管理。
利用数字孪生技术，电网系统可以实现对输电线路、变电站和配电网等设备的虚拟仿真和优化调度，以提高电力输配的可靠性和效率。
2. 智能管网：数字孪生技术可以应用于燃气、石油和水等管网系统中，实现对管网设备和供应链的智能监控和管理。
通过对管网进行数字仿真和实时监测，可以提前预警和排除管网故障，降低事故风险和损失。
四、数字孪生技术在能源储存中的应用案例1. 智能储能系统：数字孪生技术可以应用于能源储存设备中，实现对储能装置和能源流向的实时监测和管理。
通过数字孪生技术，储能系统可以预测能源供需情况，优化能量存储和释放策略，提高能源利用效率和储能装置的寿命。
基于逆变器的虚拟同步发电机控制建模与仿真
基金项目：湖南省研究生科研创新项目（编号：CX20200931）收稿日期：2021－01－05基于逆变器的虚拟同步发电机控制建模与仿真*梁亦峰（南华大学电气工程学院，湖南衡阳421000）摘要：微网系统作为今后智能电网的主要发展方向之一，被广泛关注。
逆变器对微网的稳定运行起到关键性的作用，却对电力系统运行产生了不可忽视的影响。
当逆变器电源采用下垂控制策略时，很难在扰动情况下为系统提供惯性与阻尼支撑，导致微电网易失去稳定。
针对此问题，采用了一种虚拟同步发电机（VSG ）技术，以普通光伏发电系统为基础，参照同步发电机的运行特性构建出有功-频率控制器和无功-电压控制器的基础结构，建立逆变器模拟虚拟同步机的数学模型，利用Matlab/Simulink 仿真软件建模仿真。
仿真结果验证了VSG 控制策略对于逆变器控制维持并网稳定具有可行性。
关键词：逆变器；虚拟同步发电机；建模；稳定控制；光伏中图分类号：TM464文献标志码：A文章编号：1009－9492(2021)03－0093－04Modeling and Simulation of Virtual Synchronous Generator Based onInverter ControlLiang Yifeng（School of Electrical Engineering,University of South China,Hengyang,Huanan 421000,China ）Abstract:As one of the main development directions of smart grids in the future,microgrid systems have received widespread attention.The inverter plays a keyrole in the stable operation of the microgrid,but it has a non-negligible impact on the operation of the power system.When the inverter power supply adopts thedroop control strategy,it is difficult to provide inertia and damping support for the system under disturbance conditions,which makes the microgrid easy to lose stability.In response to the problem,a virtual synchronous generator (VSG)technology was adopted.Based on the ordinary photovoltaic power generation system,the basic structure of active-frequency controller and reactive-voltage controller was constructed by referring to the operating characteristics of synchronous generators.The mathematical model of the inverter to simulate the virtual synchronous machine was established,and the Matlab/Simulink simulation software was used to simulate the modeling.The simulation verifies that the VSG control strategy is feasible for the inverter control to maintain the stability of grid connection.Key words:inverter;virtual synchronous generator;modeling;stability control;photovoltaic power generation第50卷第03期Vol.50No.03机电工程技术MECHANICAL &ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGYDOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2021.03.021梁亦峰.基于逆变器的虚拟同步发电机控制建模与仿真［J ］.机电工程技术，2021，50（03）：93-96.0引言随着分布式电源渗透率增加，电网将逐步发展为电力电子变换器为主导的低惯量、欠阻尼网络，稳定性问题愈发严重。
虚拟发电厂
虚拟发电厂综述一、什么是虚拟发电厂虚拟发电厂技术（VPP，Virtual Power Plant），是指通过虚拟控制中心将可控负荷、分布式电源（DER）和储能系统有机结合起来，让它们在电网中以特别电厂的身份参与运行。
VPP的每一部分均与控制中心相连，通过智能电网实现信息双向传送，对机端潮流、负载端负荷以及储能系统进行统一调度，以达到最终降低发电损耗，降低电网峰值负荷，优化资源利用，减少温室气体排放及提高供电可靠性的目的。
VPP 能够灵活整合各类分布式电源，学者们旨在利用它整合各种具有不同发电方式的分布式电源，并且结合各类分布式电源的功能特性，在综合空间的条件下来合理得将一系列分布式电源组合成一个整体。
目前投入运营的 VPP 多利用的是能量管理系统（EMS）作为控制中心。
为了给 EMS 系统提供来自发电机端和受端负荷的精确信息，虚拟电厂需要一个全新的同步测量系统，以及为运行人员提供的可视化的高级电网监控界面。
目前可行的方法是利用 PMU 测量技术，在系统的重要节点处安装测量装置，通过全球定位系统（GPS）获取精确信息，测量和计算各节点动态电压以及故障数据，监测系统的异步运行、频率波动、低频振荡、同步发电机短时失磁异步运行等动态过程。
VPP通过利用电力系统同步向量测量（PMU）技术，为电网实时动态监控提供一个信息平台，并能对互联电网的动态过程特性进行进一步的分析和评估，辨识系统的失稳现象，给调度及运行部门提供预警、预防控制的在线决策和紧急控制决策，从而提高电网安全运行水平。
事实上，虚拟发电厂在现今而言依然处于一个理论与实验阶段，在文字上并没有对它有一个确定的定义。
在各类文献论述中，虚拟发电厂被描述成了不同的概念，类似多站点异构实体或者一个自主的微电网。
但是，大多数假设都集中在“聚合”这个概念，对于虚拟发电厂的结构和形成论述并不多。
二、虚拟发电厂的分类根据功能不同，虚拟发电厂（VPP）被全球学者主要分为两种，分别称为商业型虚拟电厂（Commercial VPP，CVPP）和技术型虚拟电厂（Technical VPP，TVPP）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
智能电网中的虚拟发电厂模型
随着科技的不断发展，智能电网作为一种新型的能源系统，正在逐渐走进人们
的日常生活。
而虚拟发电厂模型作为智能电网中的重要组成部分，具有重要的应用价值。
本文将从智能电网和虚拟发电厂模型的概念入手，探讨其构成要素以及运行原理，并对其在能源生产与分配中的优势进行分析。
智能电网是以信息技术为核心的能源系统，通过实时监测、数据传输和智能分析，实现对能源的高效管理和优化分配。
与传统电网相比，智能电网具有高效、可靠、灵活等优势。
而虚拟发电厂模型则是智能电网的重要组成部分，它是指利用现有的分散式能源资源，通过信息通信技术合理组合起来并参与电网调度，实现能源优化利用的一种新型能源模式。
虚拟发电厂模型的构成要素主要包括可再生能源、分布式能源和储能设备。
可
再生能源是指太阳能、风能等能够重复利用的能源，分布式能源则是指分散在不同地点的小型能源装置，比如小型风电和太阳能光伏板。
而储能设备则是将多余的电能储存起来，以备不时之需。
这些构成要素通过信息技术实现数据交互和协同操作，形成一个整体，并与电网进行实时交互。
虚拟发电厂模型的运行原理可以简单概括为以下几个步骤。
首先，通过智能电
表实时监测能源的产生和消耗情况，并将数据传输至智能电网控制中心。
其次，控制中心根据电网的负荷需求和可再生能源的供给情况，制定出相应的能源调度方案。
然后，通过信息通信技术将调度方案传达给虚拟发电厂模型中的各个分布式能源装置，并实施相应的操作。
最后，虚拟发电厂模型中的各个构成要素根据调度方案进行合作，并将产生的电能输送到电网中供应给用户。
虚拟发电厂模型在能源生产与分配中具有多方面的优势。
首先，它可以充分利
用分散式能源资源，提高能源利用效率，减少能源浪费。
这对于能源紧张和环境污染问题具有重要的意义。
其次，虚拟发电厂模型的运行过程具有灵活性和可调性，可以根据电网负荷情况进行调整和优化。
这对于电网的稳定运行和电能的合理供应
都具有重要意义。
此外，虚拟发电厂模型还可以提高电网的可靠性和安全性，减少电网事故和停电的概率。
虽然虚拟发电厂模型在智能电网中具有诸多优势，但它也面临着一些挑战和难题。
首先，虚拟发电厂模型的建设和运行需要投入大量的资金和技术支持，对于一些发展欠发达地区可能存在困难。
其次，虚拟发电厂模型的运行需要各个构成要素之间的协同配合和信息共享，这需要建立相应的规范和标准。
再者，虚拟发电厂模型的运行对于电网的安全和稳定性要求较高，需要建立完善的监测和控制机制。
综上所述，智能电网中的虚拟发电厂模型作为一种新型的能源模式，在能源生产与分配中具有重要的应用价值。
虽然它面临着一些挑战和难题，但其优势和潜力不可忽视。
未来，随着技术的不断进步和应用的推广，虚拟发电厂模型有望成为智能电网的主要组成部分，为能源领域的发展带来新的可能性。