基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法技术

本发明专利技术公开了基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，该方法在微电网孤网运行状态下，以经济性为目标的优化调度方法。该方法在集中-分布式的双层优化中，集中层对应基于微电网中各不可控单元出力以及负荷的预测数据而进行的一个预测周期的超前优化过程，该方法的过程由微电网集中控制中心完成；分布式优化对应基于一个预测周期长度中每个调度时刻微电网各不可控单元出力及微电网负荷的实时数据而进行的实时优化过程，该优化过程是分布式进行的，由内建于微电网各单元中的微电源控制器完成。本发明专利技术提出不考虑储能的经济性，即储能不参与到经济性优化的过程中。

【技术实现步骤摘要】
基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法
本专利技术涉及一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，属于微电网

技术介绍
随着电网规模迅速增大，由于传统电网能源消耗大，环境污染严重，网络损耗高，越来越难以满足用户高可靠性和多样化的供电策略的要求。分布式发电具有能源利用率高、环境污染小、可靠性高、安装灵活方便以及低成本高回报等诸多优点，能够有效地解决传统电网地很多潜在问题。分布式电源主要包括以气体或者液体为燃料的内燃机、燃料电池、微型燃气轮机、可再生能源，如：风能或太阳能发电的分布式电源位置分散灵活，低碳环保等特点极大地适应了分散的资源和电力需求，延缓了由于负荷的增加而造成输配电系统维护所需要的巨额投资，降低了由于远距离传输电能而带来的损耗成本。除此之外，分布式电源和传统电网互为补充，极大地提高了供电的可靠性。微网可以使得分布式电源灵活、高效的运行，充分挖掘分布式发电的价值和效益。微网规模介于分布式发电与大电网之间，可以联接缓冲分布式发电与大电网，也可以独立运行。它是分布式电源发展的高级形式。微网从系统观点看问题，将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个小型可控发输配电系统。微网具有一定的能量管理能力，通过微网接入分布式电源成为理想的选择。微网中的DG按输出功率特性可分为间歇性电源和连续性电源两类，间歇性电源包括风力发电和光伏发电，其输出功率受天气等自然条件的影响较大，具有明显的波动性和不确定性，连续性电源包括微型燃气轮机和燃料电池等，其具有相对可靠的一次能源供给和连续的处理调节能力。当今的电力系统规模与复杂度在不断增加，电网互联带来的数据爆炸性增长，以及引入新能源发电带来的网络协调问题，都是对传统电力系统分析的巨大挑战。而本专利技术能够很好地解决上面的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，该方法在微电网能量优化管理中应用于分布式调度方式，结合传统集中式调度方式，形成了双层集中式和分布式能量优化管理策略。该分布式方法可以调动所有被调度对象参与调度计算任务，实现计算任务分散处理，充分利用了微电网中各个单元的计算资源。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方法是：一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，该方法将微电网经济调度优化过程分为基于预测数据的集中式调度层和基于实时数据的分布式调度层，具体包括如下步骤：步骤1：微电网的控制中心收集未来一个预测周期中微电网的不可控微电源的预测出力数据，诸如风电和光伏发电单元的出力，以及微电网总的负荷预测数据。步骤2：微电网控制中心根据预测信息，以经济最优为目标，在考虑各约束条件的前提下，采用粒子群优化方法经行优化计算，得到整个预测周期的分布式电源出力。在实时调度时刻到来之前各DG单元均按预测出力进行生产。其目标函数为：minf＝fDG+fL其中f表示成本，U表示状态，同一时刻只能取0或1。P表示功率。DG表示可控微电源，N表示对一整个预测周期划分的时段数，L表示可切断负荷，Q表示单元数量，K表示微电源的维护成本，c表示价格，on表示微电源的启停，*表示微电源状态的改变，F表示微电源的发电成本函数。记优化结果为和分别为各可控微电源的计划出力和预测切负荷状态。集中优化过程所遵循的约束条件如下：(1)功率平衡约束unctrl表示不可控微电源。(2)状态约束该式表示在连续的m个调度时段之内不能多次切断某一负荷。(3)DG出力约束分别为每个DG单元的出力上限与下限。表示各单元最大爬坡率。步骤3：新实时调度时刻到来时，集中控制中心检测到不可控电源的实时出力以及负荷的实时数据。根据具体地网络通信拓扑图，确定分布式优化的起始节点。根据实时数据与预测数据计算得该调度时刻的误差。并在起始节点的预测出力值上加入误差的量。误差ΔPt的计算公式为：带有realtime上标的是实时数据。在选定优化起始节点后，将误差传入其预测出力，计算公式为：此时开始至步骤5微电源执行动作之前，将看作是一个全局变量，优化过程中可以被各节点的优化过程修改，但在过程结束之前，各DG并不调整出力。步骤4：从起始节点开始，对微电网各可控微电源组成的通信连通图按某一遍历顺序进行遍历。记t时刻的微电网通信拓扑无向图邻接矩阵为取1表示i和j之间有邻接关系，取0则没有。且若i＝j，则微电网集中控制中心控制全网的节点遍历过程。从起始节点开始遍历，遍历到的节点进行1次优化计算，即各节点进行的优化计算不是并行的，而是遵循遍历的先后顺序经行。其目标函数为：满足的约束条件为：(1)功率平衡约束：(2)DG出力约束每节点计算一次后就将优化结果替代原有以及与其相邻节点的在遍历完全网节点后，进行收敛性判断，若未收敛则重复步骤4，收敛则转步骤5。步骤5：各可控微电源根据分布式的实时优化结果调整出力。判断是否一个预测周期结束，若未结束，则等待下一调度时刻到来时，并转步骤3。否则结束。本专利技术上述方法是基于不可控微电源出力和负荷的预测数据的集中优化层。本专利技术上述方法是基于不可控微电源出力和负荷的实时数据的分布式优化层。有益效果：1、本专利技术的集中层基于微电网的各种预测数据，能够对可控微电源经行预调度，依据可靠的预测数据，并满足系统各约束而得出的调度结果，其结果数据具有可靠性。2、本专利技术的分布式优化基于实时数据且在满足各约束的情况下，能够对预测调度结果进行调整，可以满足实时的不确定性需求，使微电网安全可靠运行，其分布式的优化计算过程，使得计算任务分散至各调度节点处，降低微电网调度中心的负担，且实施简便，具有可行性。3、本专利技术能够应用于各种规模的微电网的孤网运行状态，在实施中的响应速度快。4、本专利技术分布式计算能够利用多个不同种类松耦合的计算资源并行处理同一任务的计算方式，相较于使用超级计算机进行的集中式计算，它更加便宜，且充分利用计算资源。附图说明图1是本专利技术的方法流程图。图2是本专利技术实施例的微电网结构示意图。图3是本专利技术实施例的微电网的通信拓扑结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术创造作进一步的详细说明。如图2所示，本专利技术的微电网是由一台风力发电机(即：WT)、一台光伏发电单元(即：PV)、两台微型燃气轮机(即：MT)、两台柴油发电机(即：DE)、一组燃料电池(即：FC)、一组储能单元(即：Bat)以及家用负荷等部分组成。如图1所示，一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，该方法将微电网经济调度优化过程分为基于预测数据的集中式调度层和基于实时数据的分布式调度层，具体包括如下步骤：步骤1：微电网的控制中心收集未来一个预测周期中微电网的不可控微电源的预测出力数据，以及总的负荷。示例采用的预测周期为24小时，每隔1小时为一个调度时刻。典型的微电网家庭负荷的预测值如表1所示。风力发电(WT)及光伏发电(PV)出力预测值如表2所示。表1表2步骤2：微电网控制中心根据步骤1所得的预测信息，以经济最优为目标，在考虑各约束条件的前提下，经行优化计算，得到整个预测周期的分布式电源出力。在实时调度时刻到来之前各DG单元均按预测出力进行生产。各发电单元的约束如表3所示。表3经过集中优化的计算，得出五个可控分布式发电单元(分别表示为MT1、M本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：微电网的控制中心收集未来一个预测周期中的微电网预测数据，包括不可控微电源的预测出力数据，即：风电和光伏发电单元的出力，以及微电网总的负荷数据；步骤2：微电网控制中心根据预测信息，以经济最优为目标，在考虑各约束条件的前提下，采用粒子群优化方法经行优化计算，得到整个预测周期的分布式电源出力，在实时调度时刻到来之前各DG单元均按预测出力进行生产；步骤3：新实时调度时刻到来时，集中控制中心检测到不可控电源的实时出力以及负荷的实时数据，根据具体地网络通信拓扑图，确定分布式优化的起始节点，根据实时数据与预测数据计算得该调度时刻的误差，并在起始节点的预测出力值上加入误差的量；步骤4：从起始节点开始，对微电网各可控微电源组成的通信连通图按某一遍历顺序进行遍历，每遍历到一个节点，该节点就在约束条件下进行一次粒子群优化计算，优化目标是自身与其相邻节点的出力，并使用优化结果代替预测出力，在遍历完全网节点后，进行收敛性判断，若未收敛则重复步骤4，收敛则转步骤5；步骤5：各可控微电源根据分布式的实时优化结果调整出力，判断是否一个预测周期结束，若未结束，则等待下一调度时刻到来时，并转步骤3，否则结束。...

【技术特征摘要】
1.基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：微电网的控制中心收集未来一个预测周期中的微电网预测数据，包括不可控微电源的预测出力数据，即：风电和光伏发电单元的出力，以及微电网总的负荷数据；步骤2：微电网控制中心根据预测信息，以经济最优为目标，在考虑各约束条件的前提下，采用粒子群优化方法进行优化计算，得到整个预测周期的分布式电源出力，在实时调度时刻到来之前各可控微电源DG单元均按预测出力进行生产；步骤3：新实时调度时刻到来时，集中控制中心检测到不可控电源的实时出力以及负荷的实时数据，根据具体的网络通信拓扑图，确定分布式优化的起始节点，根据实时数据与预测数据计算得该调度时刻的误差，并在起始节点的预测出力值上加入误差的量；步骤4：从起始节点开始，对微电网各可控微电源组成的通信连通图按某一遍历顺序进行遍历，每遍历到一个节点，该节点就在约束条件下进行一次粒子群优化计算，优化目标是自身与其相邻节点的出力，并使用优化结果代替预测出力，在遍历完全网节点后，进行收敛性判断，若未收敛则重复步骤4，收敛则转步骤5；步骤5：各可控微电源根据分布式的实时优化结果调整出力，判断是否一个预测周期结束，若未结束，则等待下一调度时刻到来时，并转步骤3，否则结束。2.根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，其特征在于：所述方法基于不可控微电源出力和负荷的预测数据的集中优化。3.根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，其特征在于：所述方法基于不可控微电源出力和负荷的实时数据的分布式优化。4.根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，其特征在于，所述方法的步骤2中集中优化的目标函数为：minf＝fDG+fL<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈西，付蓉，李满礼，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32