微电网系统的经济调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种微电网系统的经济调度方法，以运行成本最低为控制目标，分别构建了并网运行、孤网长期稳定运行和孤网短期运行这三种运行状态下的目标函数和相对应的约束条件，通过对系统内各种设备建模，使所构建的各目标函数覆盖了设备折旧费用、燃料费用、维护费用、启停费用、环保费用等设备运行成本及购售电成本、切负荷成本、线路损耗成本等较为全面的多种成本影响因素，并应用分段线性化的处理方法将非线性问题转化为线性问题，引入0、1决策变量将约束中的二次约束转换为一次约束，按时间分层求解。本发明专利技术具有多种可选的调度模式，适用性强，不仅计算结果精确性好，而且计算速度快，可适用于大型的微电网优化调度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电网能量调度优化方法，涉及微电网能量管理
，适用 于微电网能量管理的日前经济调度。
技术介绍
随着能源危机加剧和环境污染日益严重，微电网作为一种新型能源网络化供应和 管理技术，受到越来越多的关注。随着微电网工程的不断发展完善，微电网能量管理系统成 为微电网研究的重点。 微电网能量管理系统是针对微电网的智能控制系统，其能优化分布式电源的功率 分配，并使系统经济安全的运行。作为微电网能量管理的核心部分，其调度优化模型的设计 对微电网能量管理的效果起着至关重要的作用。如何选择算法快速准确的求解考虑各种复 杂约束条件的调度优化问题均给该课题带来较大的挑战。解决这一系列问题将提高能量的 利用效率，减少微电网系统的运营成本，具有较好的社会效益。 现阶段，一些微电网调度优化的研究建立了线性的调度模型，但是这种模型过于 粗糙，不利于深入研究。当前大多数模型建立的是非线性优化模型，一般采用粒子群算法、 蚁群算法、遗传算法等智能优化算法求解。随着规模的增加，智能算法往往不容易收敛并且 求解速度较慢。同时，当前模型一般只适用于少数微电网算例，模型的适用性有待提高。
技术实现思路
为了克服现有技术下的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种微电网系统的经济 调度方法，该方法设定了多种调度模式，可以根据不同类型的微电网按需选择，因此具有很 强的适用性，且由于求解速度的改进使得该方法尤其可适用于大型的微电网。 本专利技术的技术方案是： 一种： 选择微电网系统的运行状态，在适于与大电网并网运行的情况下选择与大电网并网的 并网运行状态，在不适于与大电网并网运行的情况下选择孤网运行状态，在并网运行状态 下满足微电网系统内所有用电设备的用电需求，以微电网系统的运行成本最少为目标，通 过对下列并网运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的调度参数： 并网运行目标函数为：在孤网长期运行状态下，保持储能装置剩余电量的正常波动范围，（通常应使储能装置 的剩余电量与调度前基本一致)，以微电网系统的运行成本最少为目标，通过对下列孤网长 期运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的长期运行调度参数，保证微电网系统内 一级负荷的用电需求： 孤网长期运行目标函数为：在孤网短期运行的情况下，先将储能装置作为电源投入供电，保证所有负荷不断电直 到电源电量不足，在出现电源电量不足的情形后，通过对下列孤网短期运行目标函数的运 行成本最小化求解获得相应的短期运行调度参数： 孤网短期运行目标函数为：其中，c为微电网系统的运行成本，君:_为可控电源i的t时刻的输出功率，为 可控电源i的t时刻的燃料成本，所述可控电源包括微型燃气轮机、柴油机和燃料电池； 马(0为可控电源i的t时刻的启动成本为可控电源i的t时刻〇、1开机决策 变量，0表示非启动(保持原启停状态或者停机)，1表示启动；::分别为可控电源i的t时刻的维护成本、折旧成本和环 境成本； 4釣为蓄电池 k的t时刻的输出功率，％、%+__:分别为蓄电池 k的t时 刻的维护成本和折旧成本； Q分别为微电网从外部购电和向外部售电的电价；Sg (6)、^⑷分别为微电网 t时刻从外部购电和向外部售电的功率； 为蓄电池周期不平衡罚函数； 召(60为t时刻负荷节点1的负荷，为负荷节点1的切负荷费用函数，为负荷 节点1的切负荷〇、1决策变量，〇表示不切负荷，1表示切负荷； % 00为一级负荷1的切负荷〇、1决策变量，〇表示不切负荷，1表示切负荷，_为一级 负荷节点I1的罚函数的系数； 为负荷节点1的罚函数的系数； 方为可控电源的数量；，为蓄电池的数量；F、:r为一个调度周期内的优化时段数，_ 为可中断负荷的负荷节点个数，々表示一级负荷节点的个数。 本专利技术的有益效果为： 由于对微电网的各类电源分别进行了分类归纳，对不同类型的电源分别建模，由此可 以将微电网大部分电源纳入日前经济调度模型中，且新增元件也很简单，因此具有很强的 适用性。 由于模型中综合考虑了设备折旧费用、燃料费用、维护费用、启停费用、环保费用 等设备运行成本及购售电成本、切负荷成本、线路损耗成本等，同时满足了功率平衡、备用、 爬坡率、出力上下限、最小启停时间、蓄电池容量上下限、蓄电池充放电功率上下限、蓄电池 周期充放电总能量、购售电功率上限等约束条件，比现有技术下的调度方法更贴近微电网 的实际需求，由此建立起的微电网日前经济调度模型也更为完善。 由于设定了并网经济运行模式、孤网长期稳定运行模式和孤网短期运行模式等不 同模式，可以按需选择，以适应不同条件下的微电网要求，扩大了本调度方法的适用范围。 由于模型求解过程中采用了按时间分层求解的优化求解方法，可根据需要设置不 同时间尺度，获得很短时间范围（自由设定，例如可以为IOmin或者15min等）的求解结果， 因此可以显著提高调度的精度。 由于引入了采用前推回代法的三相潮流计算方法，可以在三相不平衡的情况下计 算微电网的潮流，得出微电网的线损，计算出微电网平均线损系数。 由于应用了分段线性化的处理方法将非线性问题转化为线性问题，并引入了 0、1 决策变量，将约束中的二次约束转换为一次约束，使微电网日前经济调度模型更易于求解。 在应用混合整数线性规划算法对微电网日前经济调度模型进行求解的基础上，加 入按时间分层优化的方法，很好地同时保证了计算的准确性和快速性。【附图说明】 图1是费用曲线线性化示意图； 图2是配电网前推回代法流程图； 图3是分层优化的时间周期对应关系； 图4是分层优化流程图； 图5是微电网结构图； 图6是微电网典型日负荷曲线； 图7是光伏出力典型场景； 图8是预测误差5%时，光伏预测出力曲线； 图9是模式一下软件计算的理论调度结果(并网）； 图10是模式一下实际运行的调度结果(并网）； 图11是采用现有调度方法的实际调度结果(并网）； 图12是模式二下软件计算的理论切负荷结果(孤网长期）； 图13是模式二下软件计算的理论调度结果(孤网长期）； 图14是模式二下实际运行的切负荷结果(孤网长期）； 图15是模式二下实际运行的调度结果(孤网长期）； 图16是模式三下软件计算的理论切负荷结果(孤网短期）； 图17是模式三下软件计算的理论调度结果(孤网短期）； 图18是模式三下实际运行的切负荷结果(孤网短期）； 图19是模式三下实际运行的调度结果(孤网短期）； 图20是采用现有调度方法的实际切负荷结果(孤网）； 图21是采用现有调度方法的实际调度结果(孤网）。【具体实施方式】 本专利技术涉及一种基于混合整数线性分层规划的，是以 微电网系统运行成本最低为控制目标，根据调度时刻所述微电网系统处于的不同运行状 态，选择采用适宜的调度模式。具体而言，在适于与大电网并网运行的情况下选择与大电网 并网的并网运行状态，在不适于与大电网并网运行的情况下选择孤网运行状态，在并网运 行状态下满足微电网系统内所有用电设备的用电需求，并网运行状态下，以微电网系统的 运行成本最少为目标，通过对并网运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的调度参 数；在孤网长期运行状态下，保持储能装置剩余电量的正常波动范围，以微电网系统的运行 成本最少为目标，通过对孤网长期运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的长期运 行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网系统的经济调度方法，其特征在于：选择微电网系统的运行状态，在适于与大电网并网运行的情况下选择与大电网并网的并网运行状态，在不适于与大电网并网运行的情况下选择孤网运行状态，在并网运行状态下满足微电网系统内所有用电设备的用电需求，以微电网系统的运行成本最少为目标，通过对下列并网运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的调度参数：并网运行目标函数为：，在孤网长期运行状态下，保持储能装置剩余电量的正常波动范围，以微电网系统的运行成本最少为目标，通过对下列孤网长期运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的长期运行调度参数，保证微电网系统内一级负荷的用电需求：孤网长期运行目标函数为：，在孤网短期运行的情况下，先将储能装置作为电源投入供电，保证所有负荷不断电直到电源电量不足，在出现电源电量不足的情形后，通过对下列孤网短期运行目标函数的运行成本最小化求解获得相应的短期运行调度参数：孤网短期运行目标函数为：，其中，C为微电网系统的运行成本，为可控电源i的t时刻的输出功率，为可控电源i的t时刻的燃料成本，所述可控电源包括微型燃气轮机、柴油机和燃料电池；为可控电源i的t时刻的启动成本；为可控电源i的t时刻0、1开机决策变量，0表示非启动，1表示启动；、、分别为可控电源i的t时刻的维护成本、折旧成本和环境成本；为蓄电池k的t时刻的输出功率，、分别为蓄电池k的t时刻的维护成本和折旧成本；、分别为微电网从外部购电和向外部售电的电价；、分别为微电网t时刻从外部购电和向外部售电的功率；为蓄电池周期不平衡罚函数；为t时刻负荷节点l的负荷，为负荷节点l的切负荷费用函数，为负荷节点l的切负荷0、1决策变量，0表示不切负荷，1表示切负荷；为一级负荷l1的切负荷0、1决策变量，0表示不切负荷，1表示切负荷，为一级负荷节点l1的罚函数的系数；为负荷节点l的罚函数的系数；为可控电源的数量；为蓄电池的数量；、为一个调度周期内的优化时段数，为可中断负荷的负荷节点个数，表示一级负荷节点的个数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝振鹏，刘世民，王秀丽，刘春阳，杨博，张忠，王建学，
申请(专利权)人：北京北变微电网技术有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11