(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 202211209336.X (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 国网辽宁省电力有限公司技能培训 中心 地址 121002 辽宁省锦州市 凌河区松坡路 128号 申请人 国家电网有限公司 　沈阳工业大 学 (72)发明人 于常乐　杨林　张肃　朱远达　 刘桁宇　刘懿萱　王俊淇　高思远　 邢作霞　刘念　 (74)专利代理 机构 沈阳智龙专利事务所(普通 合伙) 21115 专利代理师 王聪耀　宋铁军 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01)H02J 3/28(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 3/24(2006.01) (54)发明名称 面向高比例新能源消纳的配电网优化结构 及运行方法 (57)摘要 本发明涉及面向高比例新能源消纳的配电 网优化结构及运行方法， 其结构 包括上层优化模 型、 虚拟电厂控制中心、 下层优化模型和电网， 上 层优化模型内设置有多个发电装置和储能装置， 发电装置和储能装置并联后通过信息通讯与虚 拟电厂控制中心连接， 发电装置和储能装置并联 后通过电力传输与电网连接； 下层优化模型内设 置有发电装置和负荷， 发电装置和负荷并联后通 过信息通讯与虚拟电厂控制中心连接， 发电装置 和负荷并联后通过电力传输与电网连接。 本发明 在虚拟电厂的双层优化运行方法下， 可以有效地 消纳电网多余的新能源发电， 实现电网的供需平 衡调节， 同时有效降低系统的经济运行成本 。 权利要求书4页 说明书9页 附图4页 CN 115459345 A 2022.12.09 CN 115459345 A 1.一种面向高比例新能源消纳的配电网优化结构， 其特征在于： 该结构包括上层优化 模型(1)、 虚拟电厂控制中心(2)、 下层优化模型(3)和电网(4)， 上层优化模型(1)内设置有 多个发电装置和储能装置， 发电装置和储能装置并联后通过信息通讯与虚拟电厂控制中心 (2)连接， 发电装置和储能装置并联后通过电力传输与电网(4)连接； 下层 优化模型(3)内设 置有发电装置和负荷(32)， 发电装置和负荷(32)并联后通过信息通讯与 虚拟电厂控制中心 (2)连接， 发电装置和负荷(32)并联后通过电力传输与电网(4)连接 。 2.根据权利要求1所述的一种面向高比例新 能源消纳的配电网优化结构， 其特征在于： 上层优化模型(1)内设置的发电装置有风电机组(11)、 光伏电站(12)和燃料电池(14)， 储能 装置为分布式储能(13)， 风电机组(11)、 光伏电站(12)、 分布式储能(13)和燃料电池(14)并 联后通过电力传输线与电网(4)连接； 下层优化模型(3)设置的发电装置为燃气轮机组 (31)， 且燃气轮机组(31)和负荷(32)并联后通过电力传输线与电网(4)连接； 虚拟电厂控制 中心(2)通过信息通讯线分别与风电机组(11)、 光伏电站(12)、 分布式储能(13)、 燃料电池 (14)、 燃气轮机组(31)以及负荷(32)连接 。 3.一种如权利要求1所述的一种面向高比例新能源消纳的配电网优化结构的运行方 法， 其特征在于： 步骤为： 步骤一、 在 上层优化模型(1)中， 首先以风电机组(11)和光伏电站(12)的日前风光预测 出力P(t)为计划出力， 针对风光计划出力与风电机组(11)和光伏电站(12)的实际出力Pwv (t)的偏差Pe(t)， 分布式储能(13)和燃料电池(14)协调配合对风电机组(11)和光伏电站 (12)进行平抑， 在风光消纳最大的基础上， 通过上层 优化模型(1)的目标函数求得偏 差最小 的补偿方案， 得到上层有功出力Ht； 步骤二、 将上层有功出力Ht传递到下层优化模型(3)， 在下层优化模型(3)中， 进一步确 定净负荷曲线 通过下层优化模型(3)的目标函数并基于改进线性递减惯性权重粒子 群算法输出以燃气轮机组(31)经济性 最优为目标的燃气轮机组(31)各时段 出力最优解。 4.根据权利要求3所述的一种面向高比例新能源消纳的配电网优化结构的运行方法， 其特征在于： 步骤一中分布式储能(13)和 燃料电池(14)协调配合平抑的方法为： 如果风光 实际出力Pwv(t)大于计划出力P(t)， 则通过分布式储能(13)将多余的电量储存起来； 如果风 光实际出力Pwv(t)小于计划出力P(t)， 则通 过分布式储能(13)将储存的电量释放出来， 若偏 差值Pe(t)大于分布式储能(13)所能补偿的功率， 则燃料电池(14)配合分布式储能(13)进 行补偿， 分布式储能(13)和燃料电池(14)补偿之后仍不足的发电量， 则从配电网(4)购电以 满足发电计划。 5.根据权利要求3所述的一种面向高比例新能源消纳的配电网优化结构的运行方法， 其特征在于： 上层优化模型(1)的目标函数为： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115459345 A 2式中： T为调度周期的时段数， 本申请中一天为一个调度周期， 取T＝24， 每段时长为1h； 为t时段上层净收益； Ft为t时段上层收益； Gt,1为t时段的售电 电价； 为t时刻风电机组(11)、 光伏电站(12)、 燃料电池(14)和分布 式储能(13)发电出力以及分布式储能(13)充电功率； Gt为上层的运行 管理成本； 依次为风电机组(11)、 光伏电站(12)、 燃料电池(14)、 分布式储能 (13)的运行管理系数； It为上层模型的燃料费用； XFC为燃料电池(14)单位发电燃料成本； 为t时段上层模型的惩罚成本； Gt,2为t时段的购电 电价； Ht为上层模型的计划出力。 6.根据权利要求3所述的一种面向高比例新能源消纳的配电网优化结构的运行方法， 其特征在于： 上层优化模型(1)的约束条件为： 式中： 为t时段上层的出力偏差； 分别表示分布式储能(13)的容量下限 值和上限值； 表示t时段分布式储能(13)的电量； 分别表示t时段分布 式储能(13)充、 放电的状态变量， 取值0或1； 分别表示t时段分布式储能(13) 充、 放电功率； nc、 nd分别为分布式储能(13)充电和放电效率； 分别为分布式储 能(13)充电功率下限值和上限值； 分别为分布式储能(13)放电功率下限值 和上限值； 分别为燃料电池(14)上 下爬坡速率。 7.根据权利要求3所述的一种面向高比例新能源消纳的配电网优化结构的运行方法， 其特征在于： 下层优化模型(3)的目标函数为： 式中： 为下层模型的总成本； Vt为t时段的发电成本； At为燃气轮机组(31)的燃 料成权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115459345 A 3