智能配电网中基于逆变器的柔性可再生虚拟电厂双层随机-鲁棒优化调度框架

《Scientific Reports》：Security and reliability constrained power management of virtual power plant considering ancillary services and energy markets models in smart grid

　　

摘要

本研究探讨了在智能配电网中运行基于逆变器的柔性可再生虚拟电厂（VPP），同时兼顾配电系统运营商的技术与经济目标，并最大化虚拟电厂在能量、无功功率和备用市场中的参与。提出了一种双层优化框架：上层通过纳入交流最优潮流和网络安全约束，最小化电压安全、功率损耗和预期供电不足量的加权组合；下层在逆变器能力以及运行和备用约束下最大化虚拟电厂的利润。利用KKT（Karush-Kuhn-Tucker）条件将双层问题转化为单层优化模型。为处理负荷、可再生发电、移动储能特性、市场电价及设备可用性等不确定性，采用了一种随机-鲁棒混合优化框架。其中，设备可用性通过随机方法建模，以准确评估可靠性；其余不确定性则通过鲁棒优化处理，以提高系统对预测误差的抵御能力。所提方法的特点在于：基于逆变器的虚拟电厂模型、多项技术性能指标的综合集成、混合不确定性建模，以及灵活资源在能量管理中的协调运用。仿真结果表明，所提框架有效提升了网络性能和虚拟电厂的经济性。与传统潮流分析相比，该方法通过协调逆变器控制，显著改善了运行性能、电压安全和可靠性。即使在最坏情形下不确定性水平达到17%时，所提方法在运行性能、电压安全和可靠性方面仍分别实现了约36%~43%、8.6%和90.5%的提升。