面向虛擬電廠獨立運行的配電網(wǎng)安

全空間理論與方法宋夢，副教授/博導(dǎo)東南大學，電氣工程學院柬南大學01

前期成果總結(jié)

02

面向單一虛擬電廠的配電網(wǎng)安全空間03

面向多虛擬電廠耦合的配電網(wǎng)安全空間總結(jié)與展望

前期成果總結(jié)

學術(shù)成長路線溫控負荷(空調(diào)、熱泵、熱水器等)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中規(guī)模最大、分布最廣的負荷類型(高峰時占比60%),是提升電力系統(tǒng)靈活性、韌性的重要抓手。溫控負荷資源特性與調(diào)控方法研究

虛擬電廠聚合與商業(yè)模式拓展

需求側(cè)資源與配電網(wǎng)安全協(xié)調(diào)運行

束南大學電氣工程學院

4201520162017

2018

201920202021

2022

20232024

2025研究溫控負荷參與電力

系統(tǒng)調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠

示范項目探索城市建筑與配電網(wǎng)

高韌性協(xié)調(diào)運行研究配用電系統(tǒng)

多主體解耦運行提出溫控負荷虛擬電池、

虛擬機組模型探索需求側(cè)多主體“數(shù)

據(jù)孤島”解題思路發(fā)現(xiàn)溫控負荷冷負荷回

流斷電時長依賴現(xiàn)象研究需求側(cè)商業(yè)模

式與市場機制工作總結(jié)◆海量溫控負荷聚合調(diào)控理論與方法針對溫控負荷容量小、分布廣、不確定性高帶來的“系統(tǒng)調(diào)用不可見、負荷響應(yīng)不可信”核心問題，開展溫控負荷機理建模、聚合調(diào)控與虛擬電廠應(yīng)用研究。機理分析聚合量化虛擬儲能與虛擬機組建模負荷斷電時長依賴于演化規(guī)律動態(tài)聚合參數(shù)辨識◆微觀設(shè)備特性

分散被動響應(yīng)問題挑戰(zhàn)創(chuàng)新思路理論突破溫控負荷聚合調(diào)控技術(shù)躍升至◆

宏

觀

電

網(wǎng)

互

動

系統(tǒng)級主動支撐支撐全國首個”城市商業(yè)建筑虛擬電廠示范”、安徽“園區(qū)級源網(wǎng)荷儲示范”虛擬電廠廣義共享儲能機制電-碳協(xié)同交易調(diào)度負荷分布式控制與緊急決策◆挑戰(zhàn)一系統(tǒng)調(diào)用不可見、辨識度低◆挑戰(zhàn)二負荷響應(yīng)不可信、精度低◆安全可信調(diào)控策略與虛擬電廠應(yīng)用◆多模態(tài)運行機理與聚合建模方法交易

調(diào)度優(yōu)化

控制模型基礎(chǔ)學術(shù)貢獻一◆溫控負荷多模態(tài)運行機理與聚合建模方法問題挑戰(zhàn)：溫控負荷區(qū)別于傳統(tǒng)電力元件，極端工況下呈現(xiàn)顯著異質(zhì)化響應(yīng)特征，傳統(tǒng)建模方法辨識度低、適

用性差

。構(gòu)建了溫控負荷標準化建模理論，提出了異質(zhì)溫控負荷向系統(tǒng)可調(diào)度標準元件轉(zhuǎn)化路徑，奠定了網(wǎng)-荷協(xié)調(diào)運行基礎(chǔ)

。

ton

tontoff柔性

負荷

功率溫

度

溫度上

升下降溫控負荷熱-電耦合特性Time(hour)不同斷電時長下的冷負荷回|

流曲線_創(chuàng)新思路狀態(tài)切換點柔性調(diào)節(jié)能力l熱動態(tài)特性方程電

-熱耦

合極端工況下溫控負荷“冷負荷回流”現(xiàn)象段

1電力

中斷8Tmin階正常

狀態(tài)TmaxTset占空比變化階

段

2時刻+8offC學術(shù)貢獻一◆溫控負荷多模態(tài)運行機理與聚合建模方法揭示了溫控負荷與虛擬電池、虛擬機組的映射機理，形成標準化模型接口，發(fā)現(xiàn)并揭示了溫控負荷與配電網(wǎng)決策耦合演化規(guī)律，提出了溫控負荷聚合參數(shù)高維模型表達辨識技術(shù)，精度達94.5%。容量

熱存儲電量存儲

充放功率SOCm(k+1)=ξ·SOCm(k)+Pm(k)+?P?(k)=f(△T(k))P≤P(k)≤P△T.≤△T(k)≤△Tm功率時間轉(zhuǎn)移

輸出功率峰谷發(fā)表國內(nèi)首篇溫控負荷參與電力需求響應(yīng)的綜述論文(高被引、高下載),單篇熱儲能IEEE

trans論文SCI他引184次，溫度溫度熱動態(tài)特性方程運行狀態(tài)切換點冷負荷回流現(xiàn)象動態(tài)柔性調(diào)節(jié)能力小時級分鐘級秒級虛

擬

機

組

模

型

虛

擬

儲

能

模

型溫控負荷聚合參數(shù)辨識溫控負荷與標準元件映射機理溫控負荷與配網(wǎng)決策演化規(guī)律高維模型表達(HDMR)輸入

高維多面體

輸

出映射物理參數(shù)→

?機組/儲能參數(shù)虛擬儲能模型

虛擬機組模型聚

合

模

型

參

數(shù)

辨

識隨機特征m-

x訴求特征時序特征統(tǒng)計特征分布特征輸電網(wǎng)配電網(wǎng)居民用戶柔

性

負

荷溫控負荷

電動汽車

光伏

儲能問

題

挑

戰(zhàn)

：溫控負荷與市場信號隔離，用戶不確定性與多樣化訴求加劇了負荷調(diào)控復(fù)雜度，負荷響應(yīng)動力不足、

精度低、可信性差。構(gòu)

建

了

基

于虛擬電廠高級形態(tài)的溫控負荷調(diào)控體系，從

交

易

機

制及

優(yōu)化控制提升了溫控負荷調(diào)控的可信性、積極

|性與可靠性。用

戶

不

確

定

性

高

、

訴

求

多

樣

化溫

控

負

荷

位

于

電

力

系

統(tǒng)

結(jié)

構(gòu)

底

層◆溫控負荷安全可信調(diào)控策略與虛擬電廠應(yīng)用創(chuàng)新思路調(diào)

峰

調(diào)頻

現(xiàn)貨商業(yè)用戶學術(shù)貢獻二負荷狀態(tài)◆

溫控負荷安全可信調(diào)控策略與虛擬電廠應(yīng)用提出了虛擬電廠廣義共享儲能優(yōu)化配置與商業(yè)模式，設(shè)計了基于碳積分流轉(zhuǎn)的電-碳協(xié)同交易調(diào)度方法，激勵需求側(cè)資源高靈活、低碳化運行；發(fā)明了溫控負荷兩階段決策依賴型緊急控制策略，負荷恢復(fù)率提升了32%。“云端聚合

-

本地控制”調(diào)控方法

碳積分流轉(zhuǎn)的電

-

碳協(xié)同交易機制

分布式優(yōu)化與緊急控制策略虛擬電廠、共享儲能論文入選高下載、高被引論文，參與制定國家標準2項兩階段決策依賴緊急控制原始狀態(tài)(無抑制策略)

考慮決策依賴(抑制策略)需求抑制

柔

性

供

給時間產(chǎn)消者1低碳偏好(私有信息

能量交互私有信息產(chǎn)

消

者

2偏好私有信息碳積分：能量共享》

功

率

分解

》響應(yīng)功率時空解耦本地協(xié)調(diào)控制信息交互(斷電正常運行學術(shù)貢獻二1kWh

生產(chǎn)2kWh異

質(zhì)I

電能1

溯源生成

安全空間配電網(wǎng)

網(wǎng)架信息正常運行云端聚合交易功率安

全

限

制差異可信聚合資源集群資源集群

面向單一虛擬電廠的配電網(wǎng)安全空間

束南大學電氣工程學院在雙層機制中，配電網(wǎng)(上層)和虛擬電廠(下層)各自負責電網(wǎng)安全和經(jīng)濟運行。盡管雙方數(shù)據(jù)安全得以保障，但頻繁的信息交換和相互依賴增加了計算

復(fù)雜度和通信負擔?！?/p>

基于安全空間的解耦式互動機制(未來發(fā)展趨勢之一)虛擬電廠通過由配電網(wǎng)計算的安全空間可進行獨立的聚合能力評估與運行。

保障電網(wǎng)安全的同時，提高了自主決策權(quán)利。然而，不同虛擬電廠間功率流耦合

和利益分配問題較為復(fù)雜，且解耦的計算難度較高。配電網(wǎng)將完整潮流約束信息共享給虛擬電廠，用于指導(dǎo)虛擬電廠的運行管理。然而，電網(wǎng)潮流數(shù)據(jù)作為電網(wǎng)的隱私數(shù)據(jù)無法直接給到虛擬電廠，導(dǎo)致虛擬電

廠的聚合與調(diào)度信息不全，進而影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和資源利用效率。研究背景：虛擬電廠與電網(wǎng)互動協(xié)調(diào)問題◆基于完整潮流信息共享的集中式互動機制P,aPQ虛擬電廠◆

基于雙層模型的分層互動機制虛擬電廠A

虛擬電廠N束南大學電氣工程學院安全空間電

網(wǎng)12如何在保障電網(wǎng)安全的同時，提高虛擬電廠的經(jīng)濟性?，F(xiàn)有方法過于保守，

限制了虛擬電廠靈活性，設(shè)計既安全又高效的優(yōu)化算法是關(guān)鍵挑戰(zhàn)?？诙郪PP間功率耦合的復(fù)雜性多虛擬電廠間的功率流耦合抑制了各自的獨立調(diào)度權(quán)利。如何設(shè)計解耦算法使

安

全空間實現(xiàn)虛擬電廠獨立運行的同時保障

電網(wǎng)安全穩(wěn)定，是計算上的核心挑戰(zhàn)。配電網(wǎng)拓撲敏感數(shù)據(jù)無法直接共享，如何利用機制設(shè)計確保確保虛擬電廠

利用關(guān)鍵信息進行優(yōu)化，同時保證數(shù)

據(jù)隱私，是當前的核心技術(shù)挑戰(zhàn)?？诙郪PP的差異化可調(diào)節(jié)能力需求不同虛擬電廠調(diào)節(jié)能力迥異，如

何設(shè)計差異化安全空間，確保每個虛擬電

廠根據(jù)特性靈活調(diào)節(jié)，避免調(diào)節(jié)能力過

度集中，是安全空間求解的重大挑戰(zhàn)。

技術(shù)挑戰(zhàn)口數(shù)據(jù)隱私與可獲得性

口安全空間的安全與經(jīng)濟兼顧電網(wǎng)安全性與數(shù)據(jù)隱私的平衡多VPP

運行與差異化需求技術(shù)挑戰(zhàn)束南大學電氣工程學院類別安全域調(diào)度域運行包絡(luò)安全空間面向主體配電網(wǎng)

全局節(jié)點配電網(wǎng)

部分節(jié)點配電網(wǎng)

單個節(jié)點虛擬電廠內(nèi)

部耦合節(jié)點場景適用

性分析全局功率耦

合

，完整刻

畫系統(tǒng)安全邊界，但包含不屬于虛擬電廠的節(jié)點，虛擬電廠難直接使

用。全局耦合關(guān)

系向局部節(jié)

點投影映射，

會導(dǎo)致虛擬

電廠調(diào)節(jié)邊

界過大，出

現(xiàn)不可行解。節(jié)點完全解耦，每個節(jié)

點獨立邊界

通信量小、

隱私保護好，

但對于虛擬電廠保守性

過強，削弱

聚合靈活性。適用于面向

包含分散拓

撲位置的虛

擬電廠，實

現(xiàn)快速聚合

以及與配電

網(wǎng)高效互動。安全空間

Only

N)∑4p+BQ≤配電網(wǎng)動態(tài)運行安全空間：在配電網(wǎng)安全域的基礎(chǔ)上，提取僅以虛擬電廠內(nèi)部功率為決策變量的約束集合。通過功率與安全邊界的映射以及非虛擬電

廠節(jié)點建模賦值，直觀表達安全空間。安全域(All

nodes)∑AP+BQ≤c安全空間基礎(chǔ)概念辨析●

配電網(wǎng)動態(tài)安全空間概念●配電網(wǎng)動態(tài)安全空間概念束南大學電氣工程學院5C8oLoLECTatAL

8s8E4.s14量化配電網(wǎng)資源模糊出力不確定性，賦值于安全域得到面向單

一

虛擬電廠的配電網(wǎng)模糊動態(tài)安全空間。由于安全空間表達式包含混合模糊變量，無法直接應(yīng)用于虛擬電廠運行，需對混合模糊變量中高維模糊變量(二型模糊)進行降型。為提升降型速度，采用改進增強型相向搜索算法對二型模糊變量進行降型。高維=U°,a=Uα/[C,C&]a∈[0,1]降型降型結(jié)果(隸屬度函數(shù))

Q=C(Ca,α1),CR(CR,αR)重心降型低維改進增強型

相向搜索算法賦值安全空間重構(gòu)Cr{weQ∑,”.vP.

.

.

..束南大學電氧工程學院

15Song

M,XuZ,GaoC,etal."Distribution

DynamicOperatingSecuritySpace

Characterization

forAggregation

and

Congestion

Capacity

Evaluation

of

Virtual

Power

Plant,"IEEE

Transactions

on

Smart

Grid,vol

16,no5,pp

3904-3918,Sept2025(已

見

刊

)賦值

Ω={x:=(P,Q)∈R2”}轉(zhuǎn)化安全域配電網(wǎng)配電

網(wǎng)

運

行

安

全

空

間

建模降

型

模糊配電網(wǎng)動態(tài)安全空間(低維不確定性)高維模糊

不確定性低維模糊

不確定性模糊配電網(wǎng)動態(tài)安全空間(高維不確定性)配網(wǎng)資源模糊模

型包含高維模糊的安全空間無功功率

二型模糊有功功率

一

型模糊降型后的模糊安全空間仍包含模糊不確定性，需進一步清晰化以明確不同風險下的配電網(wǎng)運行安全空間。

采

用廣義可信度理論對不確定變量的模糊隸屬度函數(shù)進行分段隸屬清晰化等值。

其中，分段策略主要用于解決降型后的隸屬度函數(shù)非線性問題，用分段的方式去逐段清晰化?；谀：龣C會約束的安全空間等效形式a{3,s

快配網(wǎng)資源所在節(jié)點配網(wǎng)資源模糊

其他資源確定性出力與

的安全空間系數(shù)

出力變量

安全空間常數(shù)項合并基于分段函數(shù)的安全空間安全空間等效轉(zhuǎn)化

S(2-2g)=2“四3,(2-29)≤k隸屬度函數(shù)方程5(2-2)=

C(2-20)安全空間最終形式針對每一個隸屬度函數(shù)分段區(qū)間進行等效處理基于廣義可信度理論的安全空間等效轉(zhuǎn)化機會約束等效形式supμ(x)≤2-20Cr3s×)=05[1+sDp6()-sups(x)=05{1+1-supAs(6)

代入左側(cè)等式安全空間

模糊隸屬度函數(shù)

安全空間機會約束束南大學電氣工程學院

16配電

網(wǎng)動

態(tài)安

全空間(基于特定風險

水

平)配電

網(wǎng)模

糊動

態(tài)安

全空

間

(低

維不確

定

性)配電網(wǎng)運行安全空間建模虛擬電廠擁塞容量是指在安全約束作用下，虛擬電廠聚合有功與無功功率可調(diào)節(jié)范圍的削減量。它量化

了配電網(wǎng)安全約束對聚合能力的影響，可作為評估靈活性損失和協(xié)調(diào)電網(wǎng)安全與經(jīng)濟運行的重要指標。算例采用IEEE-33系統(tǒng)，將所有節(jié)點按照資源類型(虛擬儲能/電源)、所屬主體(VPP/DSO)進行劃分。算

例對照為：考慮完整安全約束、運行包絡(luò)約束和忽略安全約束，并改變配網(wǎng)運行方式分析效果。不同類型節(jié)點拓撲位置分布

差異資源類型拓撲位置分布●

算例方案配置C1:

基于所提方法的基礎(chǔ)算例。C2:

引入完整潮流安全約束，作為準確基準，用于與所提方法對比誤差。C3:采用運行包絡(luò)方法，對節(jié)點功率進行解耦，分析保守性對聚合能力的影響。

C4:

忽略潮流安全約束，檢驗虛擬電廠在無安全限制下的可調(diào)節(jié)能力上限。C5:

調(diào)整目標函數(shù)和拓撲，分析不同運行方式下安全空間與聚合能力變化。TYPEVGVESSDSO6,9,21,283,12,16,24,32VPP10,15,18,20,25,294,8,14,22,27束南大學電氣工程學院

17

阻塞容量與算例配置●

虛擬電廠阻塞容量量化分析

●

算例模型配置阻塞

容量

定義

公式虛擬電廠阻塞容量示意圖非虛擬電廠管轄的資源模型處理方案可行性增強基于安全空間的虛擬電廠動態(tài)聚合結(jié)果資源無功功率的高維原始模型(

某

一

時

刻

某

一

資

源

/(某一時刻某一資源)降型資源無功功率的降型模型(所有時刻所有資源)0.0-0.4

-0.2

0.00.20.4QMVar)面向方案可行性增強的虛擬電廠內(nèi)

VG節(jié)點的功率邊界縮減結(jié)果縮減功率可調(diào)邊界的下限，增大出力的

決策范圍，有效避免用于非虛擬電廠節(jié)

點功率建模問題中優(yōu)化無解的情況基于特定風險度下的配電網(wǎng)運行安全空間，虛擬電廠

實現(xiàn)聚合，給出24時段下的虛擬電廠聚合可行域24時段斷面下的虛擬電廠聚合可行域圖Na本文所用方法

降型時間對比10

50

100

500

10003.7s

23.7s

49.9s

215.3s459.2s18.9s

81.5s

161.0s

818.4s

1621.1s非虛擬電廠資源功率模型處理：將非虛擬電廠節(jié)點的資源出力模型(所有時刻所有資源)進行模糊降型處理，可以得到僅包含一型模糊的資源出力模型。所用改進降型方法能夠有效加速這一過程。方案可行性增強：通過縮減虛擬電源的最小出力邊界，有效避免最大可能性出力問題無解的情況?；诎踩臻g的虛擬電廠聚合：基于安全空間實現(xiàn)24時段離散的虛擬電廠聚合可行域觀測斷面。VG節(jié)點位置縮減結(jié)果1040.00%1533.60%1818.90%2040.00%2534.50%2933.10%算例分析束南大學電氯工程學院重心降型法不同算法的Membership0.5●

保守性測試P(MW)不同置信度下局部解耦OE/

全局解耦OE/

安全空間

下的聚合容量對照與誤差分析束南大學電氣工程學院運行包絡(luò)使節(jié)點之間的功率傳

輸解耦，節(jié)點之間的功率被完全解

耦。虛擬電廠聚合容量邊界顯著縮

減，這對虛擬電廠的效益非常不利。安全空間考慮了虛擬電廠節(jié)點

之間的功率流轉(zhuǎn)移，提高了虛擬電

廠的聚合容量

。大

□

大二0.5

0.550.60.650.7

0.758不同配網(wǎng)運行場景下的阻塞容量對比通過獲得不同場景的安全空間，虛擬

電廠選擇阻塞容量最優(yōu)的方案，并支付配

電網(wǎng)相應(yīng)的調(diào)整費用，以獲得更優(yōu)的容量

輸出

。19P(MW)不同置信度下原始潮流/等效潮流/安全空間下的聚合容量對照與誤差分析結(jié)論：所提方法相較于原始潮流，誤差較小，精度較高不同配網(wǎng)運行場景下的虛擬電廠聚合容量對比算例分析●

阻塞容量分析●

精度測試Q(MVar)

OWAE(P(MW)0.8面向多虛擬電廠耦合的配電網(wǎng)安全空間03束南大學電氣工程學院多虛擬電廠共享同一配電網(wǎng)時，核心矛盾在于：網(wǎng)絡(luò)約束引發(fā)的跨虛擬電廠的功率耦合使各主體難以獨立優(yōu)化管理；安全約束非線性強導(dǎo)致“約束可信就難算、好算就不穩(wěn)/過保守”;同時信息不可共享等限制集中式方案落地；

再加上虛擬電廠類型與資源結(jié)構(gòu)差異大，帶來能力需求不一致與公平分配困難。

要點一：模型安全性與通用性針對“高精度非凸難求解、線性化不夠安全、傳統(tǒng)凸近似不適用”的矛盾，構(gòu)建可直接嵌入現(xiàn)有優(yōu)化模型的凸二次配電網(wǎng)運行安全空間，為虛擬電廠

運行全環(huán)節(jié)提供通用安全約束?！粢c二：多VPP

功率解耦運行針對多虛擬電廠共享饋線導(dǎo)致的功

率強耦合與“互相掣肘”問題，設(shè)計面向多虛擬電廠的配電網(wǎng)運行安全空間功率解

耦機制，實現(xiàn)保障配電網(wǎng)運行安全的前提

下各虛擬電廠獨立管理與運行?！粢c三：多VPP

差異可調(diào)能力針對不同類型虛擬電廠(發(fā)電型/

負荷型/混合型)在功率調(diào)節(jié)方向等的差異，引入差異化可調(diào)能力的可定制安全空間，并對同一類型虛擬電廠設(shè)置比

例公平原則以定制化安全空間。圍繞“電網(wǎng)安全一功率耦合一公平分配一差異需求”四類矛盾，形成面向多VPP

的安全空間建模與分配研究主線[1]研

究

思

路

研

究問

題[1]XuZ,SongM"PowerDecouplingMechanismofDistributionOperatingSecuritySpace

Shared

by

Multiple

VPPs,"IEEE

Transactions

on

Power

Systems.(已投稿)束南大學電氣工程學院屬性運行獨立性比例公平性差異定制需求定義

與

特

征每個VPP在其安全空間給定的可調(diào)

范圍內(nèi)，可以獨立

做功率決策；在保

證配電網(wǎng)安全的前

提下，

VPP內(nèi)部資

源功率耦合，不同

VPP之間的功率相

互解耦。當所有VPP基于安全空間進行聚合時，任意一個VPP的某個聚合特征值(例如有功功率)能夠通過預(yù)先設(shè)定的比例系數(shù)，按比例映射到其他VPP上，實現(xiàn)“按比例分配”的公平性。針對不同類型VPP的不同運行需求(例如偏好某個功率區(qū)間),安全空間可以按類型(例如電源/負荷/混合型VPP)與偏好進行定制。多虛擬電廠拓撲交織場景面向多虛擬電廠獨立運行的場景分析：為解決由公共支路耦合等造成多虛擬電廠

聚合能力、運行管理、功率調(diào)節(jié)等的耦合

問題，對于非合作虛擬電廠而言嚴重制約各自的調(diào)節(jié)獨立性，增加了獨立運行難度。多虛擬電廠場景下安全空間屬性分析●

面向多虛擬電廠拓撲交織的場景

●

安全空間三大基礎(chǔ)屬性定義束南大學電氣工程學院5C8ooLorELECTaAL88MEa4.s22為解決線性安全域安全風險高、單一內(nèi)近似不可差異定制、高精度模型非凸導(dǎo)致適用性差等問題。提出面向非凸超曲面安全域的安全域系數(shù)修正方案，并利用迭代半定規(guī)劃策略得到凸內(nèi)近似安全域。所提安全域是凸的標準二次型，可適用不同功率方向的可調(diào)需求，具備方程數(shù)量低、安全性高等優(yōu)勢。有功/無功功率傳輸?shù)仁诫妷?功率-電流耦合等式u≤U,≤0,I,≤T,VieN,VG,)∈B安全限制不等式假設(shè)①:忽略節(jié)點下游節(jié)點的功率損耗假設(shè)②:遞推電壓與電流關(guān)系時，假設(shè)當前節(jié)點電壓與電

壓基值相等。配電網(wǎng)熱穩(wěn)定/電壓穩(wěn)定超曲面安全域安全域系數(shù)修正(安全性增強)原始非凸超曲面安全域熱穩(wěn)定安全域電壓穩(wěn)定安全域參數(shù)安全修正流程原始可行功率點：5(Pimnag”,a(P?ng”2,)5(Pa”更新功率點：P”=P+rai=9”,+CAA-6i-67基于迭代半定規(guī)劃雙超橢球體安全內(nèi)近似基于SDP

的最大體積內(nèi)接超橢球體求解

初始值max

-tr(TA”)-2(b*)'a-c"雙超橢球體采用相同優(yōu)化問題

迭代收斂后收斂條件l|a-alL<a安全域凸內(nèi)近似模型

可行體積明顯擴大內(nèi)近似橢球體迭代示意圖面向安全空間計算的安全域內(nèi)近似模型束南大學電氣工程學院

23前推回代潮流計算解方程組得修正參數(shù)更新條件i

T=aa2+hE

a=-A'b終止條件安全邊界功率值超曲面安全域表征安全域安全修正模型t,≥0,1=1,2…m配電網(wǎng)安全域分解

虛擬電廠間功率解耦方案

考慮比例公平、特殊需求與解耦的空間計算為解耦不同VPP間的功率耦合關(guān)系，提出了區(qū)間-角點法，用于將功

率耦合項轉(zhuǎn)化為冗余約束。原始功率耦合項所對應(yīng)的可行空間每個節(jié)點的P/Q極

限參數(shù)解均位于功率耦合項內(nèi)部功率解耦p1=f

(w2)P=g

()對于任

安全域約束SMS+NS≤w譜分解(1M=

∑anm=rank

(M),2,

≥0

按照每個VPP包含的節(jié)點編號

(

…

)

進

行

集

群

劃

分mu=24,∑

(a)em,,"“N對于包含n個VPP的配電網(wǎng)，存在分解結(jié)果如下n個虛擬電廠的安全空間安全空間w參數(shù)計算求解優(yōu)化問題對特殊約束進行約束線性化M≥2H?(M“)ieN--_

°

≥2B

(M“)eN.maxZ~~W,st.

∑enmW"+w2+w

°=w

w≥0,w3

≥0,w?

≥0,Vk∈N1最大化安全空間可調(diào)范圍矩陣分解限制約束參數(shù)非凸約束區(qū)間-角點約束比例公平-特殊需求約束針對電源型/負荷型/

混合型定制參數(shù)s'MS≤w,ieNs'D,S≤w,ieNew=kr

(8,/中)2,Vk

∈N差異需求

因

子對角余量項功率耦合項為解決由潮流耦合等造成多虛擬電廠聚合能力、運行管理等的耦合問題，提出基于矩陣分解、多參數(shù)規(guī)劃等的安全空間解耦機制與約束轉(zhuǎn)化方案，對安全域模型進行分解與參數(shù)計算得到安全空間。所提機制方法得到安全空間能夠有效滿足比例公平性-運行獨立性-差異需求可定制。面向多虛擬電廠獨立運行的安全空間束南大學電氧工程學院

24●

算例方案配置C1

(基于安全空間的虛擬電廠聚合和解聚合方法)包括：C1-1

考慮四個混合型虛擬電廠，容量比例系數(shù)為1:2:3:4;

C1-2

包含兩個負荷型和兩個發(fā)電型虛擬電廠，容量比例系數(shù)均為1:2。C2:

基于運行包絡(luò)的聚合和解聚合方法。僅考慮基礎(chǔ)運行包絡(luò)模型，省略不同主體包絡(luò)交集以擴大安全邊界。C3:

僅替換安全域建模方案。C3-1

使用線性模型的單內(nèi)逼近超橢球體；C3-2

采用線性安全域。C4:

在虛擬電廠聚合與解聚過程中忽略潮流安全約束。算例采用IEEE-33系統(tǒng)，將所有節(jié)點按照所屬虛擬電廠主體的不同進行劃分。算例對照為：所提方法在不同類型需求電廠下的運行效果與安全性分析，考慮運行包絡(luò)約束的方案，考慮各類安全域模型的替換性(僅安全域模型不同)方案，忽略安全約束的方案。NumberNodeNumberNode虛擬電廠_1虛擬電廠_31,2,3,10,12,22,30,31,328,15,19,20,23,24,25虛擬電廠_2虛擬電廠_47,9,11,16,17,18,26,27,284,5,6,13,14,21,29●

虛擬電廠阻塞容量量化分析不同虛擬電廠內(nèi)部的節(jié)點位置分布束南大學電氣工程學院

25算例配置安全性分析：

通過超拉丁采樣生成滿足不同組別約束限制的隨機功率數(shù)據(jù)，之后基于相應(yīng)的功率組合與數(shù)據(jù)進行非線性潮流計算，以驗證各類模型的潮流安全性。運行獨立、比例公平與特殊需求分析：通過投影不同VPP

的節(jié)點以驗證運行獨立性，通過對聚合可行域投影以驗證比例公平性，通過原始聚合容量與定制后的聚合容量對比以驗證特殊需求可定制。NodeNumber電壓安全分析20

0

20

-200

20

-20

0

20Branch-P(p.u.)Branch-P(p.u.)Branch-P(p.u.)Branch-P(p.u.)P(MW)藍色：非線性潮流安全越限綠色：線性安全域的安全越限紅色：基于線性的單超橢球體內(nèi)近似安全越限(MW)dTiundPw

P(MW)差異需求定制效果展示所提配電網(wǎng)安全域與運行安全空間的潮流安全性分析束南大學電氣工程學院