楊 秀，胡曉龍，孫改平，方 陳，田英杰，杜楠楠

(1.上海電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，上海 200090； 2.上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437)

隨著能源短缺和溫室效應(yīng)的日益加重，國(guó)家對(duì)清潔能源的重視程度不斷地提高，這使得具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的分布式能源被廣泛應(yīng)用[1]，樓宇側(cè)也開(kāi)始集成越來(lái)越多的分布式能源[2-4]。通過(guò)對(duì)分布式能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化管理，可以提高樓宇運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，充分挖掘樓宇建筑節(jié)能減排與調(diào)峰的潛力[5-6]。然而，由于各樓宇通常都是獨(dú)立運(yùn)行，彼此間缺乏信息交流以及能量交互，難以實(shí)現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)效益的最大化[7]。構(gòu)建以樓宇為主體的樓宇虛擬電廠(virtual power plant, VPP)系統(tǒng)，為解決上述問(wèn)題提供了手段。VPP通過(guò)先進(jìn)的信息通信技術(shù)對(duì)各樓宇內(nèi)分布式能源進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化管理，可以有效地解決樓宇內(nèi)分布式能源隨機(jī)性大、可控性低等問(wèn)題，充分利用不同樓宇用電行為的良好互補(bǔ)特性，提升系統(tǒng)整體的經(jīng)濟(jì)效益。如何對(duì)樓宇VPP進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化管理是目前研究的熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外已有眾多學(xué)者針對(duì)VPP的優(yōu)化調(diào)度展開(kāi)相關(guān)研究。文獻(xiàn)[8]考慮了可削減負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷以及可平移負(fù)荷3類(lèi)柔性負(fù)荷，以柔性負(fù)荷作為虛擬電廠主要的可調(diào)度資源，建立了成本最低、環(huán)保效益最優(yōu)的多目標(biāo)優(yōu)化模型；文獻(xiàn)[9]計(jì)及分布式儲(chǔ)能對(duì)虛擬電廠收益的影響，比較了不同類(lèi)型儲(chǔ)能設(shè)備參與下的調(diào)度結(jié)果；文獻(xiàn)[10]提出了一種含新能源發(fā)電機(jī)組、電動(dòng)汽車(chē)以及燃?xì)廨啓C(jī)的VPP經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)和可控電源的配合平抑新能源出力的偏差，并且分析了在不同滲透率下電動(dòng)汽車(chē)對(duì)VPP經(jīng)濟(jì)性和各單元出力的影響；文獻(xiàn)[11]研究了多區(qū)域VPP的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了不同區(qū)域、不同類(lèi)型分布式能源間的協(xié)調(diào)互補(bǔ)，以多區(qū)域間電能共享的方式提高了VPP內(nèi)電能的利用率，有效地降低VPP的總成本。

上述文獻(xiàn)側(cè)重地考慮了柔性負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)以及新能源機(jī)組等分布式能源的優(yōu)化，但極少有文獻(xiàn)將樓宇內(nèi)多種類(lèi)分布式能源作為調(diào)度對(duì)象，而且針對(duì)VPP內(nèi)不同性質(zhì)區(qū)域間協(xié)調(diào)優(yōu)化的研究相對(duì)較少。在此背景下，本文提出一種考慮不同性質(zhì)樓宇間電能共享的樓宇VPP日前優(yōu)化調(diào)度模型。首先，綜合考慮樓宇內(nèi)風(fēng)電、光伏(photo voltaic, PV)、儲(chǔ)能設(shè)備(energy storage system, ESS)、電動(dòng)汽車(chē)(electric vehicle, EV)以及柔性負(fù)荷，闡述了樓宇VPP的結(jié)構(gòu)與基本原理，其中柔性負(fù)荷在樓宇中主要包含以下3類(lèi)。

1)可削減負(fù)荷?？沙惺芤欢ㄖ袛嗷蚪倒β省p少時(shí)間運(yùn)行的負(fù)荷，根據(jù)供需情況對(duì)其進(jìn)行部分或全部削減。

2)可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。各時(shí)間段用電量可靈活調(diào)節(jié)，但要滿足轉(zhuǎn)移后整個(gè)周期負(fù)荷總量與轉(zhuǎn)移前保持不變。

3)可平移負(fù)荷。負(fù)荷供電時(shí)間可按計(jì)劃變動(dòng)，負(fù)荷需整體平移，用電時(shí)間跨越多個(gè)調(diào)度時(shí)段。

其次，建立以VPP凈成本最低為目標(biāo)的優(yōu)化模型，制定樓宇內(nèi)各單元的日前出力計(jì)劃，并通過(guò)樓宇間的電能共享實(shí)現(xiàn)電能的就近消納，提高了電能在內(nèi)部的利用效率，進(jìn)一步降低了VPP的凈成本。最后，以一個(gè)包含居民樓、商業(yè)樓、辦公樓的樓宇VPP為例進(jìn)行分析，驗(yàn)證了上述模型的有效性。

1 樓宇VPP的結(jié)構(gòu)與基本原理

根據(jù)功能不同，樓宇通常分為居民樓宇、商業(yè)樓宇以及辦公樓宇，本文所研究的樓宇類(lèi)型主要包括這3種類(lèi)型。不同性質(zhì)的樓宇在負(fù)荷特征、新能源以及儲(chǔ)能等方面具有一定區(qū)別。在負(fù)荷特征上，由于3類(lèi)樓宇社會(huì)職能不同，居民樓宇全天負(fù)荷波動(dòng)不大，而商業(yè)樓宇與辦公樓宇負(fù)荷規(guī)律較為相似，即在營(yíng)業(yè)時(shí)間負(fù)荷較大，停業(yè)時(shí)間負(fù)荷幾乎為零。由于樓宇功能性不同，因此與商業(yè)樓宇相比，辦公樓宇的特征在于各時(shí)刻負(fù)荷總量較小。新能源發(fā)電和儲(chǔ)能容量的大小通常與樓宇規(guī)模有關(guān)，通常居民樓宇和商業(yè)樓宇規(guī)模較大，其新能源出力以及儲(chǔ)能容量不小于辦公樓宇。由于不同樓宇的在負(fù)荷、新能源和儲(chǔ)能上的區(qū)別，使得樓宇間電能具有一定互補(bǔ)性，因此樓宇間電能共享具有可行性。樓宇VPP的結(jié)構(gòu)如圖1所示。考慮每個(gè)樓宇內(nèi)部均包含風(fēng)電、PV、ESS、EV以及柔性負(fù)荷，由VPP控制中心對(duì)VPP內(nèi)部各聚合單元進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。VPP控制中心負(fù)責(zé)收集電網(wǎng)以及樓宇內(nèi)部各單元的信息，根據(jù)所整合的信息，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效日前用電計(jì)劃的制定，并發(fā)送調(diào)度指令控制各單元的運(yùn)行。

圖1 樓宇虛擬電廠Figure 1 Structure of building VPP

為了實(shí)現(xiàn)電能在VPP內(nèi)部的高效利用，減少因電網(wǎng)購(gòu)售電的電價(jià)差所帶來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用[12-13]，由VPP控制中心控制協(xié)調(diào)樓宇間電能的雙向流動(dòng)，考慮樓宇間電能的共享，當(dāng)某個(gè)樓宇出現(xiàn)缺電的情況，VPP控制中心將會(huì)發(fā)送調(diào)度指令，控制余電的樓宇向缺電的樓宇傳輸電能，多余的部分電能直接在VPP內(nèi)部消耗，而不再向電網(wǎng)售電。單棟樓宇內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如圖2所示[7]。

圖2 樓宇內(nèi)部結(jié)構(gòu)Figure 2 Internal structure of the building

2 樓宇VPP的優(yōu)化調(diào)度模型

2.1 目標(biāo)函數(shù)

VPP控制中心根據(jù)收集到的信息，合理地控制樓宇內(nèi)部各單元的出力，協(xié)調(diào)樓宇間的電能共享過(guò)程，優(yōu)先在VPP內(nèi)部消納電能，當(dāng)VPP整體出現(xiàn)電能缺額時(shí)，再與電網(wǎng)進(jìn)行交互。VPP以整體的凈成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，其最小凈成本為

C=

(1)

1)樓宇VPP同電網(wǎng)的交互成本為

(2)

2)為了維護(hù)風(fēng)電、光伏的正常運(yùn)行，通常會(huì)產(chǎn)生一定的維護(hù)費(fèi)用，即

(3)

3)ESS充放電會(huì)產(chǎn)生一定的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，即

(4)

4)由于EV電池總循環(huán)壽命有限，隨著充電次數(shù)增加，EV電池會(huì)不斷損耗[14]。本文只考慮EV集群的有序充電狀態(tài)，不考慮EV集群的放電情況，因此EV電池?fù)p耗成本為

(5)

5)為了激勵(lì)電力用戶參與需求響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，需要給予用戶一定的補(bǔ)償費(fèi)用[15-16]，即

(6)

可削減負(fù)荷根據(jù)供能的充裕程度，對(duì)該時(shí)段的負(fù)荷功率進(jìn)行一定比例的削減?？上鳒p負(fù)荷的補(bǔ)償成本為

(7)

(8)

(9)

2.2 約束條件

1)樓宇內(nèi)部功率平衡。

(10)

2)儲(chǔ)能設(shè)備約束。

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

3)EV集群約束。本文考慮EV集群有序充電的建模，并未考慮EV的放電情況，因此樓宇i內(nèi)的EV集群在t時(shí)段的充電功率要小于該時(shí)段可調(diào)度電動(dòng)汽車(chē)的最大充電功率，即

(17)

同時(shí)，由于本文考慮樓宇內(nèi)EV集群參與調(diào)度的情況，EV數(shù)量較多，因此采用宏觀上平均化出力[17]，對(duì)EV集群的電量做如下約束：

(18)

此外，調(diào)度周期內(nèi)各樓宇中EV的充電電量總額應(yīng)滿足調(diào)度周期內(nèi)EV的充電電量需求，即

(19)

最后，鑒于目前文獻(xiàn)中關(guān)于EV的調(diào)度模型均未計(jì)及EV用戶出行的滿意度情況，本文考慮EV用戶的滿意度約束，指標(biāo)詳見(jiàn)文獻(xiàn)[18]。假設(shè)EV用戶根據(jù)自身出行習(xí)慣進(jìn)行充電時(shí)，其滿意度最高，則約束為

(20)

4)柔性負(fù)荷約束。對(duì)于可削減負(fù)荷，為了保證用戶用電的舒適性，不能頻繁的對(duì)用戶負(fù)荷進(jìn)行削減，需要對(duì)削減次數(shù)以及削減時(shí)間進(jìn)行約束[19]，即

(21)

(22)

(23)

對(duì)于可轉(zhuǎn)移負(fù)荷，由于設(shè)備的頻繁啟停會(huì)影響用戶的正常用電，因此除了對(duì)轉(zhuǎn)移功率進(jìn)行約束外，還需要對(duì)可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的最小持續(xù)時(shí)間進(jìn)行約束，即

(24)

(25)

對(duì)于可平移負(fù)荷，只需滿足平移后負(fù)荷的運(yùn)行時(shí)間在用戶可接受的時(shí)間范圍內(nèi)，即

(26)

(27)

5)樓宇間電能交互約束。

(28)

(29)

(30)

2.3 模型求解

由于上述模型為混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，因此本文在MATLAB2016b平臺(tái)下調(diào)用CPLEX線性求解器對(duì)模型進(jìn)行求解。

3 算例分析

3.1 算例數(shù)據(jù)

本文以一個(gè)包含居民樓、商業(yè)樓、辦公樓的樓宇VPP作為研究對(duì)象驗(yàn)證上述模型的合理性。每個(gè)樓宇均含有風(fēng)電、PV、ESS、EV以及柔性負(fù)荷，每個(gè)樓宇在滿足自身用電需求的前提下均可對(duì)外輸送電能。

1)電價(jià)參數(shù)。本文以1 h為一個(gè)時(shí)段，共24個(gè)調(diào)度時(shí)段。本文所用分時(shí)電價(jià)見(jiàn)表1，其中峰時(shí)段為10:00—15:00、18:00—21:00；平時(shí)段為07:00—10:00、15:00—18:00、21:00—23:00；谷時(shí)段為00:00—7:00、23:00—24:00。

表1 系統(tǒng)購(gòu)電及售電價(jià)格Table 1 Purchase and sale price of electricity 元

2)風(fēng)光預(yù)測(cè)值以及負(fù)荷相關(guān)數(shù)據(jù)。居民樓、商業(yè)樓、辦公樓的風(fēng)光出力以及負(fù)荷的預(yù)測(cè)情況如圖3所示。3類(lèi)柔性負(fù)荷的相關(guān)參數(shù)如表2～4所示。

表2 可削減負(fù)荷調(diào)度參數(shù)Table 2 Reducable load scheduling parameters

圖3 風(fēng)光出力和負(fù)荷的預(yù)測(cè)情況Figure 3 Predicted power curve of photovoltaic, wind and load

3)ESS參數(shù)。本文中ESS的額定容量為500 kW·h，最低容量為額定容量的30%，最大容量為額定容量的95%，初始容量為額定容量的40%。

4)EV參數(shù)。3個(gè)樓宇內(nèi)均包含30輛可調(diào)度的EV，單輛EV單位時(shí)間最大充電功率為7 kW，電池容量為64 kW·h。此外，通過(guò)蒙特卡洛模擬算法可以預(yù)測(cè)出考慮用戶出行規(guī)律的EV充電負(fù)荷曲線，具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)[20]，預(yù)測(cè)結(jié)果如圖4所示。

表3 可轉(zhuǎn)移負(fù)荷調(diào)度參數(shù)Table 3 Transferable load scheduling parameters

表4 可平移負(fù)荷調(diào)度參數(shù)Table 4 Shiftable load scheduling parameters

圖4 EV充電負(fù)荷預(yù)測(cè)Figure 4 Predicted charging load of EV

3.2 仿真結(jié)果分析

由圖3可知，人員的活動(dòng)規(guī)律和負(fù)荷的變化有著密切的關(guān)聯(lián)。居民樓負(fù)荷功率全天波動(dòng)不大，變化相對(duì)平穩(wěn)，00：00時(shí)負(fù)荷相對(duì)較低，用能高峰期出現(xiàn)在10：00—14：00和20：00—22：00時(shí)段，呈現(xiàn)雙峰特性；商業(yè)樓和辦公樓負(fù)荷曲線相似，其白天的負(fù)荷用量很大，夜晚的用量幾乎為0。商業(yè)樓和辦公樓自營(yíng)業(yè)開(kāi)始起，負(fù)荷功率迅速提升，營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)一直保持高峰電力負(fù)荷，營(yíng)業(yè)時(shí)間外保持較低的用能以滿足部分設(shè)備運(yùn)行。由于不同樓宇用能高峰出現(xiàn)在不同時(shí)刻，負(fù)荷特性差異較大，具有互補(bǔ)互濟(jì)的特點(diǎn)，因此在滿足自身用電需求的情況下，各樓宇間可以實(shí)現(xiàn)有效的電能共享。居民樓、商業(yè)樓、辦公樓的優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)圖5～7。

圖5 居民樓功率分配情況Figure 5 Power distribution of residential building

由圖5可知，VPP通過(guò)對(duì)分布式能源的合理調(diào)度使得樓宇同電網(wǎng)的交互電量發(fā)生了變化。由于風(fēng)電、PV屬于可再生能源，因此設(shè)置風(fēng)光維護(hù)成本低于購(gòu)電價(jià)格，激勵(lì)用戶對(duì)風(fēng)光出力進(jìn)行全消納，減少用戶從電網(wǎng)的購(gòu)電量。在分時(shí)電價(jià)的引導(dǎo)下，EV用戶選擇在電價(jià)較低的時(shí)段充電，但在滿意度的約束下，用戶不能完全摒棄原有的充電習(xí)慣。EV原本的充電高峰期在18：00—21：00時(shí)段，而其中18：00—20：00恰好處于電價(jià)的峰時(shí)段，因此用戶避免了在該時(shí)段充電，選擇在晚間凌晨低電價(jià)時(shí)段充電。柔性負(fù)荷的分布也發(fā)生了變化。由于削減次數(shù)限制，可削減負(fù)荷優(yōu)先在10：00—13：00及18：00—21：00這2個(gè)負(fù)荷高峰時(shí)段進(jìn)行削減；由于最小持續(xù)時(shí)間的限制，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷轉(zhuǎn)移到了04：00—08：00負(fù)荷低谷時(shí)段；可平移負(fù)荷整體平移至05：00—09：00，保持了負(fù)荷的連續(xù)性。在電價(jià)低谷時(shí)段ESS選擇充電儲(chǔ)存電量，而在10：00—14：00和19：00—20：00電價(jià)較高，因此ESS在該時(shí)段內(nèi)向樓宇供電，降低了樓宇在電價(jià)高峰時(shí)段的購(gòu)電量，從而減少樓宇的凈成本。另外，在00：00—06：00，其他樓宇的電能有所剩余，而居民樓宇自給的電能不足以滿足用能需求，因此其他樓宇向居民樓宇供電，若仍未滿足電能需求再向電網(wǎng)購(gòu)電。由于電能共享具有不計(jì)成本、共享互惠的特點(diǎn)，因此通過(guò)樓宇間的電能交互，可以減少居民樓宇的購(gòu)電費(fèi)用。

由圖6可知，商業(yè)樓宇的負(fù)荷特性與居民樓宇不同，其負(fù)荷的峰谷差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于居民樓宇。在00：00—06：00，商業(yè)樓宇負(fù)荷量很小，因此除了用于滿足用戶負(fù)荷以及ESS的充電外，大量的風(fēng)電出力輸送至其他樓宇。由于電價(jià)較低，多數(shù)EV用戶也選擇在00：00—06：00充電，減少其充電成本，同樣存在部分用戶不愿完全放棄原有的充電習(xí)慣，選擇在原有的時(shí)段進(jìn)行充電?？上鳒p負(fù)荷在11：00—14：00與17：00—20：00這2個(gè)負(fù)荷高峰時(shí)段進(jìn)行削減；可轉(zhuǎn)移負(fù)荷轉(zhuǎn)移至01：00—06：00，可平移負(fù)荷平移至01：00—05：00，均實(shí)現(xiàn)了一定程度上的削峰填谷。而在電價(jià)的峰時(shí)段，ESS向商業(yè)樓宇供電，使得商業(yè)樓宇從電網(wǎng)購(gòu)入的電功率減少。除此之外，在10：00—13：00存在余電樓宇向商業(yè)樓宇供電，進(jìn)一步減少了該時(shí)段商業(yè)樓宇的購(gòu)電量。

圖6 商業(yè)樓功率分配情況Figure 6 Power distribution of commercial building

由圖7可知，辦公樓宇的負(fù)荷特性與商業(yè)樓宇相似，但其負(fù)荷總量小于商業(yè)樓宇。因此，除00：00—06：00，辦公樓宇在10：00—13：00同樣出現(xiàn)電能過(guò)剩，在這2個(gè)時(shí)段內(nèi)辦公樓宇向缺電樓宇供電，減輕其供電壓力。由于負(fù)荷特性相似，因此辦公樓宇柔性負(fù)荷優(yōu)化后的分布相似于商業(yè)樓宇。而辦公樓宇和商業(yè)樓宇中EV用戶的充電習(xí)慣不同，因此其EV充電負(fù)荷的分布有一定的區(qū)別，但在電價(jià)引導(dǎo)下，EV用戶仍選擇電價(jià)較低的時(shí)段進(jìn)行充電。

圖7 辦公樓功率分配情況Figure 7 Power distribution of office building

圖8為VPP內(nèi)樓宇的電能共享情況。在00：00—06：00，商業(yè)樓宇以及辦公樓宇向居民樓宇傳輸電能，以滿足居民樓宇的用能需求。通過(guò)電能共享，居民樓宇從電網(wǎng)的購(gòu)電量大大減少，在03：00—05：00甚至無(wú)需從電網(wǎng)購(gòu)電。另外，由于商業(yè)樓宇與辦公樓宇的負(fù)荷曲線規(guī)律較為相似，缺電與余電時(shí)段大致相同，電能的互補(bǔ)性、共享性相對(duì)較弱，因此在大多數(shù)時(shí)段兩者間不存在電能共享，但辦公樓宇各個(gè)時(shí)段負(fù)荷量較少，在10：00—13：00電能有所剩余，而商業(yè)樓宇負(fù)荷較重，在該時(shí)段缺電較為嚴(yán)重，因此辦公樓宇的剩余的電量并沒(méi)有出售給電網(wǎng)，而是輸送給負(fù)荷較重的商業(yè)樓宇，在一定程度上減少了其購(gòu)電成本。

圖8 電能共享情況Figure 8 Power sharing between buildings

3.3 場(chǎng)景分析

為驗(yàn)證樓宇內(nèi)部單元合理調(diào)度以及樓宇間電能共享對(duì)VPP凈成本的影響，本文設(shè)置3種場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比分析。場(chǎng)景1，樓宇內(nèi)部單元不參與VPP的優(yōu)化調(diào)度；場(chǎng)景2，樓宇內(nèi)部單元參與VPP的調(diào)度，但不考慮樓宇間的電能共享；場(chǎng)景3，樓宇內(nèi)部單元參與VPP的調(diào)度，考慮樓宇間的電能共享。

樓宇VPP的構(gòu)建不僅可以減少凈成本、提高經(jīng)濟(jì)性，還能對(duì)負(fù)荷起到一定的調(diào)節(jié)作用。本文將除去樓宇VPP自給電能后，需要由電網(wǎng)供能的負(fù)荷定義為等效負(fù)荷，等效負(fù)荷的峰谷差可以反映VPP的優(yōu)化運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷的影響，因此本文將VPP的凈成本和等效負(fù)荷的峰谷差作為評(píng)估優(yōu)化結(jié)果的2個(gè)指標(biāo)。

1)成本對(duì)比。表5對(duì)比了3種場(chǎng)景下的各項(xiàng)成本。由表5可知，場(chǎng)景1中柔性負(fù)荷用戶不參與需求響應(yīng)，ESS不工作，無(wú)需支付柔性負(fù)荷的補(bǔ)償費(fèi)用以及ESS的維護(hù)費(fèi)用，因此其補(bǔ)償成本和維護(hù)成本均低于場(chǎng)景2。但場(chǎng)景2中樓宇內(nèi)部單元參與VPP的優(yōu)化調(diào)度，各單元相互協(xié)調(diào)配合，充分地利用了VPP內(nèi)部資源實(shí)現(xiàn)電能自給，減少了向電網(wǎng)的購(gòu)電電量，因此場(chǎng)景2的購(gòu)電成本相較于場(chǎng)景1減少了18.9%，反而使得場(chǎng)景2的凈成本減少了12.8%；

表5 3種場(chǎng)景下的成本對(duì)比Table 5 Comparison of costs under different scenarios 元

相比于場(chǎng)景2，場(chǎng)景3的購(gòu)電成本進(jìn)一步減少。這是由于場(chǎng)景3中考慮了樓宇間的功率的共享，實(shí)現(xiàn)了重負(fù)荷樓宇向輕負(fù)荷樓宇供電，減少了重負(fù)荷樓宇的購(gòu)電電量，從而使凈成本減少了2.31%。說(shuō)明與各個(gè)樓宇單獨(dú)優(yōu)化相比，多個(gè)樓宇聯(lián)合調(diào)度的 VPP模型能夠更加有效地利用樓宇內(nèi)的電能，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配，從而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2)等效負(fù)荷對(duì)比。表6對(duì)比了3種場(chǎng)景下等效負(fù)荷的相關(guān)數(shù)據(jù)。

表6 3種場(chǎng)景下的等效負(fù)荷對(duì)比Table 6 Comparison of equivalent loads under different scenarios kW

由表6可知，與場(chǎng)景1相比，場(chǎng)景2中由于EV、ESS、柔性負(fù)荷的調(diào)節(jié)，VPP在峰時(shí)段和平時(shí)段從電網(wǎng)購(gòu)入的電能減少，更多的在谷時(shí)段購(gòu)入電能，這使得其等效負(fù)荷的最小值從-721 kW(等效負(fù)荷為負(fù)表示向電網(wǎng)賣(mài)電)增加到-259 kW，最大值從2 142 kW減少到1 992 kW，等效負(fù)荷的峰谷差值降低了21.38%。與場(chǎng)景2相比，由于場(chǎng)景3中考慮了電能共享，余電樓宇會(huì)將電能傳輸至缺電樓宇，減少了負(fù)荷低谷時(shí)段向電網(wǎng)的饋電量，進(jìn)一步提高了電能在內(nèi)部的利用率，使得等效負(fù)荷的峰谷差減少了11.51%。

綜合上述分析，樓宇內(nèi)部單元的優(yōu)化協(xié)調(diào)和樓宇間的電能共享均可以有效地降低VPP的凈成本、減少等效負(fù)荷的峰谷差。證明了本文所提模型，無(wú)論在經(jīng)濟(jì)性上還是對(duì)負(fù)荷的改善作用上均有一定優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以聚合了風(fēng)電、PV、ESS、EV以及柔性負(fù)荷等分布式能源的樓宇作為研究對(duì)象，構(gòu)建了考慮樓宇間電能共享的樓宇VPP優(yōu)化調(diào)度模型，可以實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)樓宇和不同類(lèi)型聚合單元電能的協(xié)調(diào)優(yōu)化，在降低VPP凈成本的同時(shí)，可以有效改善系統(tǒng)的負(fù)荷情況。通過(guò)算例分析以及場(chǎng)景比對(duì)，得到以下結(jié)論。

1)通過(guò)樓宇內(nèi)部不同類(lèi)型聚合單元的協(xié)調(diào)優(yōu)化互補(bǔ)，提高了各單元出力在樓宇內(nèi)部的利用效率，減少了從電網(wǎng)的購(gòu)電量，使系統(tǒng)更具經(jīng)濟(jì)性。另外，由于分時(shí)電價(jià)對(duì)用戶的引導(dǎo)作用，更多用戶選擇在負(fù)荷低谷時(shí)段用電，改善了系統(tǒng)的負(fù)荷水平。

2)通過(guò)樓宇間的電能共享，使得余電樓宇向缺電樓宇供電，實(shí)現(xiàn)樓宇間電能的互補(bǔ)，促進(jìn)了電能在VPP內(nèi)部的高效利用，進(jìn)一步改善了VPP的經(jīng)濟(jì)性和負(fù)荷水平。

3)本文構(gòu)建的樓宇VPP優(yōu)化調(diào)度模型只考慮了電能的協(xié)調(diào)優(yōu)化。而在能源互聯(lián)網(wǎng)的背景下，未來(lái)可以考慮樓宇內(nèi)部以及樓宇之間的電、熱、冷多能互補(bǔ)，針對(duì)樓宇綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度做進(jìn)一步研究。