朱以晨， 李軍祥， 莫 非

(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200093)

0 引 言

近年來(lái)我國(guó)可再生能源取得飛躍式發(fā)展，光伏、風(fēng)電、水電裝機(jī)均穩(wěn)居世界第一，成長(zhǎng)為世界節(jié)能和利用可再生能源第一大國(guó)。現(xiàn)階段可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸主要表現(xiàn)為風(fēng)力、光伏并網(wǎng)發(fā)電和優(yōu)先消納困難，可再生能源消納市場(chǎng)培育不足，“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象嚴(yán)重，造成大量能源浪費(fèi)[1]。在這樣的電網(wǎng)背景下，諸多學(xué)者將虛擬電廠定義為解決可再生能源消納問(wèn)題的具體途徑。虛擬電廠(VPP)[2]由各種市場(chǎng)實(shí)體組成，包括分布式發(fā)電機(jī)組、虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和柔性負(fù)荷[3]等，在規(guī)模效益驅(qū)動(dòng)下，利用通信、控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)將獨(dú)立分布式能源聚合統(tǒng)一參與電力市場(chǎng)，利用電力市場(chǎng)加強(qiáng)電力系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)與需求側(cè)之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)，加強(qiáng)新能源與系統(tǒng)間的相互容納能力。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)虛擬電廠有著較廣泛的研究。在負(fù)荷預(yù)測(cè)方面，龍勇等[4]考慮節(jié)假日等因素會(huì)影響月度負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，提出基于季節(jié)調(diào)整方法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月度電力負(fù)荷組合預(yù)測(cè)模型；董雷等[5]為解決虛擬電廠隱私問(wèn)題提出了一種基于元模型的優(yōu)化算法，在保護(hù)隱私的同時(shí)，避免對(duì)下層博弈模型的繁復(fù)計(jì)算。伴隨著分布式電源及新能源的不斷發(fā)展，將會(huì)有越來(lái)越多的虛擬電廠參與綜合能源系統(tǒng)中；范宏等[6]建立了一個(gè)考慮系統(tǒng)網(wǎng)損的多區(qū)域虛擬電廠綜合能源日前日內(nèi)調(diào)度模型，為多虛擬電廠之間協(xié)調(diào)運(yùn)行提供了模型依據(jù)；陶莉[7]等提出以極小化峰谷差為目標(biāo)建立實(shí)時(shí)定價(jià)優(yōu)化模型，對(duì)虛擬電廠的求解和價(jià)格制定具有指導(dǎo)意義。虛擬電廠能夠在電力市場(chǎng)交易過(guò)程中起到積極作用，但是由于分布式能源，與虛擬電廠之間較難形成信息對(duì)稱(chēng)的雙向選擇，容易造成電力交易過(guò)程中信息成本增加，提升交易成本。為解決這個(gè)問(wèn)題，何奇琳等[8-9]討論了區(qū)塊鏈技術(shù)在虛擬電廠中的應(yīng)用前景，分析了區(qū)塊鏈技術(shù)與虛擬電廠融合的互補(bǔ)性與可行性。綜上所述，諸多學(xué)者研究并分析了虛擬電廠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)與框架結(jié)構(gòu)，有效推動(dòng)了虛擬電廠從理論走向現(xiàn)實(shí)，但是虛擬電廠通信與聚合上的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)得不夠充分，仍有值得研究的空間。在這樣的研究背景下，本文基于虛擬電廠強(qiáng)通信、高聚合的特性，通過(guò)實(shí)現(xiàn)供給與負(fù)荷的轉(zhuǎn)移來(lái)提高虛擬電廠整體的經(jīng)濟(jì)性與能源的消納度。

本文研究的虛擬電廠類(lèi)型為商業(yè)型虛擬電廠，其內(nèi)部成員除風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、火力發(fā)電機(jī)組外，還考慮儲(chǔ)能設(shè)備及柔性負(fù)荷的參與來(lái)實(shí)現(xiàn)供給與負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。在儲(chǔ)能設(shè)備方面，考慮蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)同時(shí)參與調(diào)度，體現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的多樣性；在柔性負(fù)荷方面，則將負(fù)荷分為短期、中期、長(zhǎng)期3類(lèi)以體現(xiàn)如智能洗衣機(jī)、新能源汽車(chē)等智能用電負(fù)荷。期望通過(guò)供給與負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)新能源接入下的能源高效消納，從供給側(cè)及需求側(cè)達(dá)到“削峰填谷”的作用，減少“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象，加速并實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源向可再生能源的高速轉(zhuǎn)型，充分體現(xiàn)虛擬電廠通信與聚合的核心優(yōu)勢(shì)。

1 模型假設(shè)

1.1 虛擬電廠運(yùn)行模式

本文構(gòu)建的虛擬電廠屬于商業(yè)型虛擬電廠，不考慮虛擬電廠對(duì)配電網(wǎng)的影響。假設(shè)虛擬電廠聯(lián)盟由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組、火力發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能設(shè)備以及柔性負(fù)荷組成，且各成員都保持個(gè)體理性，T表示一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的總時(shí)段數(shù)。

1.2 新能源發(fā)電利潤(rùn)

風(fēng)電機(jī)組與光電機(jī)組的收入主要包括兩個(gè)部分，分別是售電收入和國(guó)家可再生能源電價(jià)附加資金的補(bǔ)貼。針對(duì)可再生能源，國(guó)內(nèi)實(shí)行的是固定的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，并通過(guò)行政手段提供固定的單位補(bǔ)貼，現(xiàn)有較多針對(duì)實(shí)時(shí)電價(jià)的研究[10-11]，廣泛認(rèn)為實(shí)時(shí)電價(jià)能夠顯著提高社會(huì)總效用，有應(yīng)用于虛擬電廠的價(jià)值，本文暫不對(duì)其深入研究。風(fēng)電與光電機(jī)組的成本體現(xiàn)在生產(chǎn)變動(dòng)成本和運(yùn)行維護(hù)，因此T周期t時(shí)段內(nèi)風(fēng)電與光電機(jī)組的利潤(rùn)函數(shù)可分別表示為

(1)

(2)

1.3 傳統(tǒng)發(fā)電利潤(rùn)

傳統(tǒng)發(fā)電主要指火力發(fā)電，其收益為售電收入，成本則由燃料費(fèi)用、運(yùn)維費(fèi)用和停電補(bǔ)償組成，其中燃料費(fèi)用較復(fù)雜，使用二次函數(shù)[12]來(lái)表達(dá)t時(shí)段內(nèi)火電機(jī)組k發(fā)電總成本：

綜上所述，t時(shí)段火電機(jī)組k的利潤(rùn)函數(shù)表示為

(3)

1.4 儲(chǔ)能設(shè)備

本文將儲(chǔ)能設(shè)備L分為蓄電池lb和儲(chǔ)氫系統(tǒng)lh。

1.4.1 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)

以鋰電池為主的蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)以其高技術(shù)成熟度，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。鋰電池的充放電特征[13]由容量、功率、充電效率、放電效率、自放電率和荷電狀態(tài)進(jìn)行描述，分為充電和放電兩種狀態(tài)。存儲(chǔ)的能量通過(guò)監(jiān)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)的充電和放電功率，使用以下相關(guān)性公式進(jìn)行評(píng)估：

(4)

1.4.2 氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)

以鋰電池為主的蓄電池由于其高成本、低能量存儲(chǔ)密度和有限的生命周期，并不是最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模能量存儲(chǔ)技術(shù)。氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)由于其長(zhǎng)期存儲(chǔ)、靈活移動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，可以作為長(zhǎng)期能量存儲(chǔ)的替代方案[14]。

氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)由氫生成階段、氫存儲(chǔ)階段和電能再生成階段三部分構(gòu)成[15]。在氫生成階段，由風(fēng)電、光伏發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的過(guò)剩功率通過(guò)氫發(fā)生器轉(zhuǎn)換成氫氣；在氫存儲(chǔ)階段，氫氣被存儲(chǔ)在高壓罐體設(shè)備中；當(dāng)虛擬電廠電量不足時(shí)，再通過(guò)氫氣燃?xì)廨啓C(jī)或者氫燃料電池將氫氣轉(zhuǎn)化為電能輸送入虛擬電廠。氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)存的能量主要通過(guò)高壓罐體內(nèi)部壓強(qiáng)評(píng)估：

(5)

虛擬電廠中的儲(chǔ)能設(shè)備可以認(rèn)為是虛擬電廠的成員，在輔助虛擬電廠運(yùn)行的同時(shí)獲得相應(yīng)的收益。因此蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)的收益表示為

(6)

(7)

儲(chǔ)能設(shè)備的規(guī)模成本與虛擬電廠的規(guī)模有直接關(guān)系，當(dāng)儲(chǔ)能設(shè)備規(guī)模遠(yuǎn)大于虛擬電廠的適配水平時(shí)，其折舊成本將遠(yuǎn)大于參與虛擬電廠調(diào)度所獲得的收益，由于儲(chǔ)能設(shè)備的建設(shè)規(guī)劃早于調(diào)度，因此假設(shè)儲(chǔ)能設(shè)備的規(guī)模是理性且適配虛擬電廠規(guī)模的。

1.5 柔性負(fù)荷

柔性負(fù)荷指能夠主動(dòng)參與到虛擬電廠調(diào)度，并不要求在固定的時(shí)段完成需求的彈性負(fù)荷，例如家用電器中的智能洗衣機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)等。由于不同的柔性負(fù)荷擁有不同的屬性，其彈性程度、負(fù)荷需求量、負(fù)荷連續(xù)性等各不相同，因此將柔性負(fù)荷M分為短期柔性負(fù)荷mα、中期柔性負(fù)荷mβ、長(zhǎng)期柔性負(fù)荷mγ三類(lèi)。

短期柔性負(fù)荷的主要特征是電量需求較小，可供調(diào)度范圍相對(duì)較小，擁有明確的最晚需求時(shí)間。例如智能自動(dòng)洗碗機(jī)，可以在飯后的數(shù)個(gè)時(shí)段內(nèi)完成，同時(shí)消耗的電量較少，勿需分多個(gè)時(shí)段進(jìn)行。

中期柔性負(fù)荷的調(diào)度彈性介于短期與長(zhǎng)期柔性負(fù)荷之間，可以概括為需要在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)完成，并且可以分多個(gè)時(shí)段完成，例如新能源汽車(chē)。

長(zhǎng)期柔性負(fù)荷指對(duì)整個(gè)調(diào)度周期來(lái)說(shuō)靈活度最高的柔性負(fù)荷，并不一定需要在當(dāng)前調(diào)度周期完成需求，擁有跨越多個(gè)連續(xù)調(diào)度周期的特性。例如當(dāng)明確新能源汽車(chē)近期不會(huì)使用時(shí)，將從中期柔性負(fù)荷轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期柔性負(fù)荷參與當(dāng)前周期的調(diào)度，并在最晚調(diào)度時(shí)間所在周期重新轉(zhuǎn)化為中期柔性負(fù)荷。

對(duì)于虛擬電廠來(lái)說(shuō)，該柔性負(fù)荷收益等效于調(diào)峰補(bǔ)償成本。用公式表示為

(8)

2 虛擬電廠調(diào)度模型

2.1 模型目標(biāo)函數(shù)

虛擬電廠能夠聚合不同區(qū)域的分布式能源，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合，使其達(dá)到較為理想的利用率和整體效益。當(dāng)各發(fā)電機(jī)組參與虛擬電廠，共同參與市場(chǎng)行為時(shí)，各成員之間將由非合作博弈轉(zhuǎn)變?yōu)楹献鞑┺?，通過(guò)合作提高整體的總利潤(rùn)。這種情況下虛擬電廠的收益包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組收益、光伏發(fā)電機(jī)組收益、火力發(fā)電機(jī)組收益、儲(chǔ)能設(shè)備調(diào)峰收益和向大電網(wǎng)售賣(mài)多余電量收入，成本包含柔性負(fù)荷響應(yīng)調(diào)峰調(diào)度支出和向外購(gòu)電成本，公式表示為

2.2 約束條件

2.2.1 功率平衡約束

對(duì)于整個(gè)虛擬電廠來(lái)說(shuō)，每個(gè)時(shí)間段都需要保持需求和供給之間的功率平衡，約束公式表示如下：

(9)

2.2.2 機(jī)組出力約束

對(duì)于風(fēng)電、光電、火電發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，假定設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，則存在輸出功率約束，用公式分別表示為

(10)

(11)

(12)

2.2.3 火力發(fā)電機(jī)組爬坡約束

火電機(jī)組存在爬坡功率限制：

(13)

2.2.4 儲(chǔ)能設(shè)備約束

儲(chǔ)能設(shè)備約束分為蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)。蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)約束包括常規(guī)容量約束、充放電狀態(tài)約束、充放電速率約束，用下列約束來(lái)表示：

(14)

(15)

(16)

(17)

氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)約束包括常規(guī)容量約束，罐體內(nèi)部壓強(qiáng)需要在安全閾值內(nèi)以保證設(shè)備的安全運(yùn)行，同時(shí)考慮到罐體內(nèi)部溫度對(duì)內(nèi)部壓強(qiáng)的影響，容量約束為

(18)

氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的常規(guī)約束為

(19)

(20)

(21)

2.2.5 柔性負(fù)荷約束

短期柔性負(fù)荷mα與中期柔性負(fù)荷mβ的差異主要體現(xiàn)在需求電量上，因此短期、中期柔性負(fù)荷的間斷性與負(fù)荷量約束用公式表示為

(22)

(23)

(24)

短期和中期柔性負(fù)荷的最晚調(diào)度約束為

(25)

(26)

長(zhǎng)期柔性負(fù)荷的負(fù)荷需求能夠跨越調(diào)度周期，其負(fù)荷量限制約束用公式表示為

(27)

2.3 虛擬電廠結(jié)構(gòu)下利潤(rùn)最優(yōu)模型

綜上所述，虛擬電廠結(jié)構(gòu)下利潤(rùn)最優(yōu)模型表示為

上述模型屬于非線(xiàn)性整數(shù)規(guī)劃模型，求解復(fù)雜度較高，使用Cplex優(yōu)化引擎能夠在合理的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)求解出對(duì)應(yīng)的結(jié)果。通過(guò)模型的轉(zhuǎn)化，能夠在結(jié)果高保真度下獲得更快的求解速度，暫不對(duì)其進(jìn)行深入描述。

3 虛擬電廠收益分配仿真

3.1 仿真假設(shè)

本文仿真基于Python編程，通過(guò)DOcplex庫(kù)調(diào)用Cplex求解器求解。選用某區(qū)域內(nèi)10組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、10組光伏發(fā)電機(jī)組、5組火力發(fā)電機(jī)組、5組蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、5組氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)和10組柔性負(fù)荷，通過(guò)組成虛擬電廠來(lái)滿(mǎn)足輻射范圍內(nèi)的負(fù)荷需求。

參數(shù)設(shè)置如表1所示，其中部分參數(shù)在定義中應(yīng)根據(jù)時(shí)間發(fā)生改變。在本文的仿真中，設(shè)置這類(lèi)參數(shù)為固定值，目的是減少變量的數(shù)目，將實(shí)時(shí)定價(jià)等研究因素剝離，增強(qiáng)對(duì)比效果的清晰程度。

表1 參數(shù)設(shè)置

3.2 虛擬電廠調(diào)度結(jié)果分析

圖1 虛擬電廠電能實(shí)際供給情況

圖2 虛擬電廠電能實(shí)際需求情況

由于總負(fù)荷需求存在變化，部分時(shí)段會(huì)出現(xiàn)電能供給量大于負(fù)荷的情況，此時(shí)各發(fā)電機(jī)組無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)功功率，圖1展示了各發(fā)電機(jī)組的實(shí)際調(diào)度量。在時(shí)段0到時(shí)段8左右，負(fù)荷主要依靠風(fēng)電機(jī)組和火電機(jī)組滿(mǎn)足，其中火電機(jī)組大部分時(shí)段處于深度調(diào)峰狀態(tài)，功率較低，起到風(fēng)電機(jī)組的補(bǔ)充作用；在時(shí)段8到時(shí)段16左右，光伏發(fā)電機(jī)組處于活躍狀態(tài)，滿(mǎn)足了這些時(shí)段的負(fù)荷需求，從風(fēng)電機(jī)組與火電機(jī)組的實(shí)際調(diào)度電量來(lái)看，光伏發(fā)電機(jī)組供給遠(yuǎn)大于需求；時(shí)段16到時(shí)段24也主要依靠風(fēng)電機(jī)組和火電機(jī)組，不同的是，這些時(shí)段中火電機(jī)組的貢獻(xiàn)更加突出。通過(guò)各發(fā)電機(jī)組實(shí)際調(diào)度情況可以得出進(jìn)一步的發(fā)展方向：通過(guò)增設(shè)儲(chǔ)能設(shè)備，將午時(shí)段過(guò)高的電量供給向前后時(shí)段轉(zhuǎn)移，或更充分開(kāi)發(fā)柔性負(fù)荷，將負(fù)荷向午時(shí)段靠攏，減少棄風(fēng)棄光功率，并且由于火電機(jī)組普遍處于深度調(diào)峰狀態(tài)，可以適當(dāng)減少火電機(jī)組規(guī)模，提高新能源比例。

圖3表示蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能量狀態(tài)，由于規(guī)模以及物理屬性的不同，各儲(chǔ)能設(shè)備有著不同的充放電速率限制。儲(chǔ)能設(shè)備的作用是將電量從供給富裕時(shí)段向需求密集時(shí)段轉(zhuǎn)移，在圖3中，儲(chǔ)能設(shè)備于時(shí)段4到時(shí)段10和時(shí)段17到時(shí)段20內(nèi)處于電能釋出狀態(tài)，即在這些時(shí)段發(fā)電機(jī)組供應(yīng)的能量不足以滿(mǎn)足負(fù)荷需求，這恰好與圖1中火電機(jī)組的活躍期相對(duì)應(yīng)。從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能設(shè)備與火電機(jī)組都擔(dān)負(fù)著新能源機(jī)組供應(yīng)的補(bǔ)充與調(diào)節(jié)作用，體現(xiàn)了“削峰填谷”的功能。

圖3 儲(chǔ)能設(shè)備電量狀態(tài)

柔性負(fù)荷的作用是轉(zhuǎn)移負(fù)荷峰值，以此減少未滿(mǎn)足負(fù)荷量與棄風(fēng)棄光量。圖4表示柔性負(fù)荷的調(diào)度情況，其中柔性負(fù)荷主要集中在時(shí)段10到時(shí)段15左右，結(jié)合對(duì)供給情況的分析可以發(fā)現(xiàn)，這些時(shí)段為供給富裕時(shí)段，通過(guò)負(fù)荷需求的轉(zhuǎn)移，減少了供給富裕時(shí)段的可再生能源浪費(fèi)，使新能源消納比例進(jìn)一步提高。

圖4 柔性負(fù)荷調(diào)度情況

3.3 儲(chǔ)能設(shè)備和柔性負(fù)荷效果比較分析

為了更加直觀地展現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備和柔性負(fù)荷在虛擬電廠調(diào)度中的作用，建立了在有無(wú)儲(chǔ)能設(shè)備與柔性負(fù)荷參與調(diào)度而其他參數(shù)保持不變情況下的仿真計(jì)算對(duì)照組4組，仿真結(jié)果如表2所示。

表2 柔性負(fù)荷與儲(chǔ)能設(shè)備影響變化

在各發(fā)電機(jī)組、負(fù)荷需求等不變的情況下，調(diào)整儲(chǔ)能設(shè)備與與柔性負(fù)荷的數(shù)量。從風(fēng)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組實(shí)際調(diào)度電量來(lái)看，儲(chǔ)能設(shè)備與柔性負(fù)荷的參與都能夠顯著提高可再生能源的消納比例，棄風(fēng)棄光量最高從183 454 kW·h降低至58 581 kW·h，極大地增強(qiáng)了可再生能源的消納能力。

從VPP向外購(gòu)電量的角度看，儲(chǔ)能設(shè)備的參與使向外購(gòu)電量從6 000 kW·h減少至690 kW·h，有效減少了高額外購(gòu)電量的成本支出，通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備將電能從供給富裕時(shí)段轉(zhuǎn)至需求密集時(shí)段釋出，顯著減少了需求高峰時(shí)段對(duì)向外購(gòu)買(mǎi)電能的依賴(lài)并使整個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的未滿(mǎn)足負(fù)荷量從11 364 kW·h降低到了0。

對(duì)于VPP總收益，儲(chǔ)能設(shè)備與需求響應(yīng)負(fù)荷都表現(xiàn)出了極大的貢獻(xiàn)，柔性負(fù)荷的參與使收益提高了12.7%；儲(chǔ)能設(shè)備的參與使收益提高了26.9%；而當(dāng)兩者都參與時(shí)，收益提高了39.2%。這些收益的提升，本質(zhì)上是通過(guò)可再生能源更高比例消納獲得。

綜上所述，儲(chǔ)能設(shè)備與柔性負(fù)荷的參與，能夠明顯降低虛擬電廠對(duì)外部的依賴(lài)程度，強(qiáng)化能源消納能力，同時(shí)向外購(gòu)售電能的減少也意味著虛擬電廠整體成本有所降低，提高了其整體的收益。

3.4 求解速率分析

虛擬電廠的作用是聚合分布式能源、儲(chǔ)能設(shè)備、柔性負(fù)荷等符合規(guī)范的分布式設(shè)備，可以預(yù)想接入虛擬電廠的成員數(shù)量會(huì)非常龐大，因此對(duì)調(diào)度模型求解速度會(huì)有一定的要求。圖5表示VPP成員規(guī)模與求解時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、火電機(jī)組、柔性負(fù)荷接入數(shù)量達(dá)到10 000時(shí)，在個(gè)人電腦上仍然能夠在10 s內(nèi)求解最優(yōu)調(diào)度結(jié)果，且求解時(shí)間未出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)。而儲(chǔ)能設(shè)備的接入數(shù)量對(duì)求解速度有較大影響，可以看到當(dāng)儲(chǔ)能設(shè)備接入數(shù)量為90個(gè)時(shí)，求解時(shí)間已經(jīng)達(dá)到了15 s左右，但也未出現(xiàn)指數(shù)性增長(zhǎng)，因此可以初步定義模型求解的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，且運(yùn)行時(shí)間主要基于儲(chǔ)能設(shè)備數(shù)量。

圖5 VPP成員規(guī)模與求解時(shí)間關(guān)系

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)可再生能源的接入與消納問(wèn)題，基于虛擬電廠強(qiáng)通信、高聚合特性，提出了一種考慮供給與負(fù)荷轉(zhuǎn)移的虛擬電廠調(diào)度策略；從供給側(cè)與需求側(cè)同時(shí)強(qiáng)化虛擬電廠的調(diào)度彈性，其中供給轉(zhuǎn)移通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)現(xiàn),考慮蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)同時(shí)參與調(diào)度，發(fā)揮各自?xún)?chǔ)能優(yōu)勢(shì)，負(fù)荷轉(zhuǎn)移通過(guò)柔性負(fù)荷實(shí)現(xiàn)，并將所有柔性負(fù)荷分為短期、中期、長(zhǎng)期三類(lèi)以反映實(shí)際情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：儲(chǔ)能設(shè)備及柔性負(fù)荷參與虛擬電廠調(diào)度，能夠顯著提高虛擬電廠運(yùn)行的強(qiáng)健性，增強(qiáng)新能源的消納水平，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的效果，并且在經(jīng)濟(jì)性上有著良好的表現(xiàn)。本文通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備及柔性負(fù)荷實(shí)現(xiàn)供給與負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，伴隨著虛擬電廠的發(fā)展，將面臨各種復(fù)雜分布式設(shè)備的接入，因此急需找到一種虛擬電廠適應(yīng)復(fù)雜設(shè)備的新范式。