(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 202111651917.4 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 中国能源建 设集团天津电力设计院 有限公司 地址 300400 天津市北辰区京津路437号 申请人 天津津电供电设计所有限公司 (72)发明人 刘晓鸥　徐兵　陈世龙　刘剑　 李学斌　刘建伟　赵号　 (74)专利代理 机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 专利代理师 王雨晴 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)H02J 3/14(2006.01) H02J 3/38(2006.01) (54)发明名称 面向多能互补和低碳化的多区域虚拟电厂 优化调度方法 (57)摘要 本发明涉及一种面向多能互补和低碳化的 多区域虚拟电厂优化调度方法， 其特征在于： 包 括以下步骤： 步骤1、 构建多区域VPP架构组织； 步 骤2、 基于步骤1所构建的多区域VPP架构组织， 制 定天然气产消系统运行策略， 并计算其电能消耗 量、 天然气产量和碳减排量； 步骤3、 基于步骤2所 制定天然气产消系统运行策略， 通过区域间 能量 交互实现多区域VPP的电能互补， 以VPP运行效益 最大化为目标， 构建多区域VPP优化调度模型； 步 骤4、 采用复合微分进化算法进行求解步骤3 所构 建的多区域VPP优化调度模型， 进而实现面向多 能互补和低碳化的多区域虚拟电厂优化调度。 本 发明够促进电能、 热能和天然气能源的互补利 用， 推动电力能源低碳化转型， 提升清洁可再生 能源消纳能力， 缓解可再生能源 出力和负荷供需 不匹配矛盾。 权利要求书6页 说明书17页 附图6页 CN 114676878 A 2022.06.28 CN 114676878 A 1.一种面向多能互补和低碳化的多区域虚拟电厂优化调度方法， 其特征在于： 包括以 下步骤： 步骤1、 构建多区域VP P架构组织； 步骤2、 基于步骤1所构建的多区域VPP架构组织， 制定天然气产消系 统运行策略， 并计 算其电能消耗 量、 天然气产量和碳减排 量； 步骤3、 基于步骤2所制定天然气产消系统运行策略， 通过区域间能量交互实现多区域 VPP的电能互补， 以VP P运行效益 最大化为目标， 构建多区域VP P优化调度模型； 步骤4、 采用复合微分进化算法进行求解步骤3所构 建的多区域VPP优化调度模型， 进而 实现面向多能互补和低碳 化的多区域虚拟电厂优化调度。 2.根据权利要求1所述的一种面向多能互补和低碳化的多区域虚拟电厂优化调度方 法， 其特征在于： 所述步骤1的多区域VPP架构组织通过能源集线器 分析VPP中分布式能源系 统的能源转化和分配 关系； 该多区域VPP架构组织的每个区域均包括对应的能源集线器， 每 个能源集线器均包括碳捕集单元、 可再生能源单元、 天然气消费单元、 制气系统、 垃圾焚烧 单元、 储能单元和负荷单元； 所述负荷单元包括固定负荷和可中 断负荷； 所述 天然气消费单 元与垃圾焚烧单 元用于共同满足热负荷需求。 3.根据权利要求1所述的一种面向多能互补和低碳化的多区域虚拟电厂优化调度方 法， 其特征在于： 所述步骤2的天然气产消系统包括： 碳捕集单元、 制气系统和天然气消费单 元； 所述制气系统包括： 电制气P2G和粪污处理系统， 用于满足区域天然气消费单元的燃气 需求； 所述天然气消费单 元包括： 热电联产机组和燃气锅炉； 该天然气产消系统运行 策略为： 电制气P2G利用弃风弃光电量电解水制氢， 并以碳捕集单元捕集到的CO2为原料生产甲 烷， 直接供给燃气消费单元或并入燃气管网； 粪污处理系统利用弃风弃光电量制造沼气， 并 替代天然气； 制气系统与燃气管网协调配合满足区域 天然气消费单元的燃气需求； 其中， 热 电联产机组满足区域电能和热能的需求； 燃气锅炉实现区域供暖辅助调峰。 4.根据权利要求1所述的一种面向多能互补和低碳化的多区域虚拟电厂优化调度方 法， 其特征在于： 所述 步骤3的具体步骤 包括： (1)构建设备模型： ①燃气机组 PCHP,t,i＝VCHP,t,iHgηCHP,e                        (10) HCHP,t,i＝VCHP,t,iHg(1‑ηCHP,e‑ηCHP,loss)                  (11) HGB,t,i＝VGB,t,iHgηGB                            (12) 式中： PCHP,t,i是i区域t时段CHP机组的电功率； HCHP,t,i是i区域t时段CHP机组的热功率； VCHP,t,i是i区域t时段CHP机组的天然气消耗量； VGB,t,i是i区域t时段燃气锅炉的天然气消耗 量； ηCHP,e是CHP机组电效率； ηCHP,loss是CHP机组损耗率； ηGB是燃气锅炉效率； HGB,t,i是i区域t 时段燃气锅炉的热功率； ②储能单元 考虑储能装置自损耗， 储电、 储热功率方程如下 所示； SEES,t,i＝SEES,t‑1,i(1‑σEES,i)+ μEESC,t,iηEESC,iPEESC,t,i+ μEESD,t,iηEESD,iPEESD,t,i      (13) 0≤ μEESC,t,i+ μEESD,t,i≤1                          (14)权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114676878 A 2STES,t,i＝STES,t‑1,i(1‑σTES,i)+ μTESC,t,iηTESC,iQTESC,t,i+ μTESD,t,iηTESD,iQTESD,t,i      (15) 0≤ μTESC,t,i+ μTESD,t,i≤1                          (16) 式中： SEES,t,i、 STES,t,i为i区域t时段末电储能和热储能的剩余能量， MWh； PEESC,t,i、 PEESD,t,i分别为i区域t时段电储能的充电、 放电功率， 正为充电， 负为放电； QTESC,t,i、 QTESD,t,i 分别为i区域t时段热储能的储热、 放热功率， 正为储热， 负为放热； ηEESC,i、 ηEESD,i分别为i区 域电储能的充电、 放电效率； ηTESC,i、 ηTESD,i分别为i区域热储能的储热、 放热效率； σEES,i、 σTES,i分别为i区域的电储能、 热储能的自损耗率； μEESC,t,i、 μTESC,t,i分别表示i区域t时段电储 能、 热储能是否补充能量， 否则置0， 是则置 1； μEESD,t,i、 μTESD,t,i分别表示i区域t时段电储能、 热储能是否释放能量， 否则置 0， 是则置1； ③垃圾焚烧单 元 垃圾焚烧电厂可同时满足区域的供电和供热需求； 垃圾焚烧电厂能够提供的总能量 WWI,i方程如下 所示； 式中； PWI,t,i、 HWI,t,i分别表示i区域t时段垃圾焚烧电厂的电功率、 热功率输出； T为调度 周期内总时段 数； Δt为 运行时间； 烟气处理系统功率方程如下 所示： PFG,t,i＝wFG(QFG1,t,i+QFG2,t,i)                        (18) 式中： PFG,t,i是i区域t时刻烟气处理系统功率； wFG是烟气处理系统的功耗系数； QFG1,t,i 为i区域t时刻垃圾焚烧电厂排烟管道流入烟气处理系统的烟气量； QFG2,t,i为i区域t时刻储 烟装置流入烟气处 理系统的烟气量； ④多系统多单 元协同运行 天然气产消系统、 垃圾焚烧单元、 可再生 能源单元的多系统多单元协同运行时， 碳捕集 单元、 垃圾焚烧单元、 可再生能源单元共同满足碳捕集系统、 烟气处理系统的用能需求， 剩 余功率并入电网； PCC,t,i＝PCFGCC,t,i+PWICC,t,i+PWTCC,t,i+PPVCC,t,i                  (19) PFG,t,i＝PCFGFG,t,i+PWIFG,t,i+PWTFG,t,i+PPVFG,t,i                  (20) 式中： PCC,t,i、 PFG,t,i分别是t时段i区域碳捕集系统、 烟气处理系统的功率； PCFGCC,t,i、 PWICC,t,i、 PWTCC,t,i、 PPVCC,t,i分别是i区域t时段由燃煤发电机、 垃圾焚烧电厂、 风电、 光伏向碳 捕集系统提供的功率； PCFGFG,t,i、 PWIFG,t,i、 PWTFG,t,i、 PPVFG,t,i分别是i区域t时段由燃煤发电机、 垃圾焚烧电厂、 风电、 光伏向烟气处 理系统提供的功率； PCFG,t,i＝PCFGCC,t,i+PCFGFG,t,i+PCFGN,t,i                     (21) PWI,t,i＝PWICC,t,i+PWIFG,t,i+PWIN,t,i                        (22) PWT,t,i＝PWTCC,t,i+PWTFG,t,i+PWTN,t,i                       (23) PPV,t,i＝PPVCC,t,i+PPVFG,t,i+PPVN,t,i                       (24) 式中： PWI,t,i、 PWT,t,i、 PPV