Non-iterative Coordinated Dispatch of Virtual Power Plant-Transmission Network Considering Time-period Decoupling

TAN Hong; JIAO Yong; GUAN Sumin; TAN Yun; WANG Qiujie; WENG Hanli

doi:10.7500/AEPS20250418008

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Non-iterative Coordinated Dispatch of Virtual Power Plant-Transmission Network Considering Time-period Decoupling

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Non-iterative Coordinated Dispatch of Virtual Power Plant-Transmission Network Considering Time-period Decoupling
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 23, Pages: 99-107(2025)
- 作者机构：
  
  1.新能源微电网湖北省协同创新中心（三峡大学），湖北省宜昌市 443002
  2.三峡大学电气与新能源学院，湖北省宜昌市 443002
  3.中国长江电力股份有限公司，湖北省宜昌市 443002
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52507120);Hubei Provincial Natural Science Foundation Three Gorges Innovation and Development Joint Fund Project(2024AFD350)
- DOI：10.7500/AEPS20250418008
  CLC：
- Received：18 April 2025，
  
  Revised：2025-08-01，
  
  Online First：02 September 2025，
  
  Published：10 December 2025
- 稿件说明：
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谭洪,焦涌,关苏敏等.考虑时段解耦的虚拟电厂-输电网非迭代协同调度[J].电力系统自动化,2025,49(23):99-107.

TAN Hong,JIAO Yong,GUAN Sumin,et al.Non-iterative Coordinated Dispatch of Virtual Power Plant-Transmission Network Considering Time-period Decoupling[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(23):99-107.
谭洪,焦涌,关苏敏等.考虑时段解耦的虚拟电厂-输电网非迭代协同调度[J].电力系统自动化,2025,49(23):99-107. DOI： 10.7500/AEPS20250418008.

TAN Hong,JIAO Yong,GUAN Sumin,et al.Non-iterative Coordinated Dispatch of Virtual Power Plant-Transmission Network Considering Time-period Decoupling[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(23):99-107. DOI： 10.7500/AEPS20250418008.

摘要

基于可行域等效投影理论构建虚拟电厂-输电网协同调度模型，可以避免迭代求解，进而保障解的稳定性。然而，随着储能的大量配置，时段耦合约束使得虚拟电厂的可行域成为高维空间，显著增加了可行域的刻画难度。因此，提出考虑时段耦合约束解耦的虚拟电厂-输电网非迭代协同调度方法。首先，基于上镜图理论消除目标函数中虚拟电厂内部变量以降低模型复杂度；其次，利用Lyapunov优化对耦合约束解耦，并基于顶点搜索法刻画虚拟电厂可行域等效投影；最后，以可行域投影替代原虚拟电厂模型参与输电网调度，实现虚拟电厂-输电网协同调度模型的非迭代求解。仿真结果表明，所提方法能够显著提升可行域等效投影的刻画效率，并使得非迭代协同调度与一体化调度具有相同的最优性。

Abstract

A coordinated dispatch model of virtual power plant (VPP)-transmission network based on the feasible region equivalent projection theory can avoid iterative solving

thereby ensuring solution stability. However

with the large-scale integration of energy storage systems

time-period coupling constraints decouple the VPP feasible region into a high-dimensional space

significantly increasing the difficulty in characterizing the feasible region. Therefore

a non-iterative coordinated dispatch method of VPP-transmission network considering the decoupling of time-period coupling constraints is proposed. First

the epigraph theory is applied to eliminate internal variables of the VPP in the objective function

thereby reducing model complexity. Second

Lyapunov optimization is used to decouple the coupling constraints

and the vertex searching method is employed to characterize the equivalent projection of the VPP feasible region. Finally

the original VPP model is replaced by this feasible region projection to participate in transmission network dispatch

achieving the non-iterative solution for the VPP-transmission network coordinated dispatch model. Simulation results demonstrate that the proposed method can significantly improve the characterization efficiency of equivalent projection of the feasible region and ensure that the non-iterative coordinated dispatch achieves the same optimality as the integrated dispatch.

关键词

Keywords

references

CHEN X Y ， LIU Y X ， WANG Q ， et al . Pathway toward carbon-neutral electrical systems in China by mid-century with negative CO 2 abatement costs informed by high-resolution modeling ［J］. Joule ， 2021 ， 5 （ 10 ）： 2715 - 2741 .

卫志农，余爽，孙国强，等 . 虚拟电厂的概念与发展［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 13 ）： 1 - 9 .

WEI Zhinong ， YU Shuang ， SUN Guoqiang ， et al . Concept and development of virtual power plant ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 13 ）： 1 - 9 .

康重庆，陈启鑫，苏剑，等 . 新型电力系统规模化灵活资源虚拟电厂科学问题与研究框架［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 3 - 14 .

KANG Chongqing ， CHEN Qixin ， SU Jian ， et al . Scientific problems and research framework of virtual power plant with enormous flexible distributed energy resources in new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 3 - 14 .

国家发展和改革委员会，国家能源局 . 关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见［EB/OL］.［ 2025-01-01 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-02/11/content_5673015.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-02/11/content_5673015.htm .

National Development and Reform Commission， National Energy Administration . Opinions on improving the institutional mechanisms and policy measures for green and low-carbon energy transition ［EB/OL］.［ 2025-01-01 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-02/11/content_5673015.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-02/11/content_5673015.htm .

赵晋泉，杨婷，姚建国，等 . 电力现货市场下输配协同传输阻塞管理［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 7 ）： 107 - 114 .

ZHAO Jinquan ， YANG Ting ， YAO Jianguo ， et al . Transmission congestion management based on transmission and distribution coordination in spot power market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 107 - 114 .

梅府贤，李昀熠，万灿，等 . 计及交互功率不确定性和柔性负荷的输配协同优化调度［J］. 高电压技术， 2024 ， 50 （ 8 ）： 3521 - 3535 .

MEI Fuxian ， LI Yunyi ， WAN Can ， et al . Coordinated optimal dispatch for transmission and distribution networks considering interactive power uncertainty and flexible load ［J］. High Voltage Engineering ， 2024 ， 50 （ 8 ）： 3521 - 3535 .

张高，王旭，蒋传文，等 . 采用双层优化调度的虚拟电厂经济性分析［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2295 - 2302 .

ZHANG Gao ， WANG Xu ， JIANG Chuanwen ， et al . Economic analysis of virtual power plants based on bi-level optimization dispatch ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2295 - 2302 .

姜华，杨知方，林伟，等 . 计及分布式新能源不确定性的虚拟电厂调度边界概率分布刻画方法［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 15 ）： 5565 - 5576 .

JIANG Hua ， YANG Zhifang ， LIN Wei ， et al . Probability distribution of dispatch region for a virtual power plant considering distributed renewable uncertainties ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 15 ）： 5565 - 5576 .

廖思阳，贺聪，李玲芳，等 . 考虑电力网络约束的工业园区虚拟电厂调控边界求解方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 18 ）： 66 - 75 .

LIAO Siyang ， HE Cong ， LI Lingfang ， et al . Solution method of regulation boundary for industrial park virtual power plant considering power network constraints ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 18 ）： 66 - 75 .

REN J Z ， ZENG Y ， QIN C ， et al . Characterization and application of flexible operation region of virtual power plant ［J］. Applied Energy ， 2024 ， 371 ： 123733 .

王海冰，王简，王承民，等 . 计及风险约束的虚拟电厂能量管理建模［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 20 ）： 5942 - 5950 .

WANG Haibing ， WANG Jian ， WANG Chengmin ， et al . Risk-constrained energy management modeling of virtual power plant ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 20 ）： 5942 - 5950 .

LI B C ， CHEN T Y ， WANG X ， et al . Real-time energy management in microgrids with reduced battery capacity requirements ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 2 ）： 1928 - 1938 .

ZHAO J Q ， ZHU Z F ， YU Y P ， et al . Optimal charging/discharging scheme of battery storage systems in active distribution network ［C］// 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting ， July 17-21 ， 2016 ， Boston， USA ： 1 - 5 .

LI P H ， SHENG W X ， DUAN Q ， et al . A Lyapunov optimization-based energy management strategy for energy hub with energy router ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 6 ）： 4860 - 4870 .

SHI W B ， LI N ， CHU C C ， et al . Real-time energy management in microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 1 ）： 228 - 238 .

许泽凯，和敬涵，刘曌，等 . 基于耦合约束解耦的虚拟电厂动态可行域求解方法［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 9 ）： 3440 - 3452 .

XU Zekai ， HE Jinghan ， LIU Zhao ， et al . Solution method of virtual power plant dynamic feasible region based on decoupling of coupling constraints ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 9 ）： 3440 - 3452 .

NEELY M J . Stochastic network optimization with application to communication and queueing systems ［M］. Cham ： Springer International Publishing ， 2010 .

宋懿洋，申萌均，王剑晓，等 . 基于多参数规划的虚拟电厂边际成本函数解析表征方法［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 3 ）： 879 - 888 .

SONG Yiyang ， SHEN Mengjun ， WANG Jianxiao ， et al . Analytical characterization of marginal cost function for virtual power plants based on multi-parametric programming ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 3 ）： 879 - 888 .

ZHANG M Y ， XU Y L ， SUN H B . Optimal coordinated operation for a distribution network with virtual power plants considering load shaping ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 550 - 562 .

YANG Z F ， ZHONG H W ， BOSE A ， et al . A linearized OPF model with reactive power and voltage magnitude： a pathway to improve the MW-only DC OPF ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1734 - 1745 .

YI Z K ， XU Y L ， ZHOU J G ， et al . Bi-level programming for optimal operation of an active distribution network with multiple virtual power plants ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 2855 - 2869 .

TAN Z F ， YAN Z ， ZHONG H W ， et al . Non-iterative solution for coordinated optimal dispatch via equivalent projection： Part I： theory ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2024 ， 39 （ 1 ）： 890 - 898 .

王秋杰，刘国安，谭洪，等 . 考虑电氢耦合的虚拟电厂鲁棒可行域模型与求解［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 3 ）： 889 - 898 .

WANG Qiujie ， LIU Guoan ， TAN Hong ， et al . Models and solutions of robust feasible region for virtual power plants with electric hydrogen coupling ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 3 ）： 889 - 898 .

DELOS V ， TEISSANDIER D . Minkowski sum of polytopes defined by their vertices ［J］. Journal of Applied Mathematics and Physics ， 2015 ， 3 （ 1 ）： 62 - 67 .

ZHANG T C ， WANG J X ， XIA Q ， et al . Extracting umbrella constraint-based representation of local electricity markets ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 2 ）： 1632 - 1641 .

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