一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，包括如下步骤：步骤1：以系统总的运行费用最低和储能的循环电量最小为目标函数，建立基于需求侧管理的光伏微网多目标优化调度模型；步骤2：确定调度模型的决策变量及其约束条件；步骤3：确定光伏微网系统的参数以及系统优化的初始值；对目标函数进行求解；步骤4：根据不同天气预测情况光伏微网运行情况，通过多目标优化算法，得到非支配解前沿面，进而获得多个Pareto最优解；步骤5：根据不同的日照强度及分时电价数据，得出对基于需求侧管理的光伏微网系统总运行费用和储能循环电量较小的优化方案，决策者选择对含需求侧管理的光伏微网系统运行的最优调度方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网领域，特别涉及一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法
技术介绍
分布式发电作为可再生能源利用的主要形式之一，近年来得到迅速发展。为了解决大规模分布式发电给电网运行控制带来的困难，具有能量自治管理与控制能力的微电网得到了广泛关注和发展。微电网主要由分布式电源、储能系统、负荷，以及能量管理系统(Energymanagementsystem,EMS)、保护系统和监控系统等部分构成，其可以作为一个整体独立运行，也可以与大电网并列运行，从而能够为大电网提供有力的补充和支撑，是智能电网的重要组成部分。图1为典型光伏微电网的结构原理，其主要由分布式光伏电源、电池储能(Batteryenergystoragesystem,BESS)、固定负荷(Fixedload,FL)、可转移负荷(Transferableload,TL)、EMS等组件构成。图1中，光伏阵列通过DC/AC逆变器并入交流母线，采用最大功率跟踪控制策略；储能系统通过电压源型双向功率变换器并联在交流母线上，主要用于微电网的功率和能量的调节；交流母线则通过快速切换开关接入公用配电网，通过控制开关的通断实现微电网在孤岛/并网两种模式下切换。EMS通过与其他组件之间的通讯，实现微电网内各个模块的协调与控制，是微电网优化运行控制的关键。光伏微电网具有两种运行模式，即孤岛模式和并网模式。在孤岛运行模式下，储能系统一般采用V/f控制方式，建立并维持系统的电压及频率稳定；而在并网模式下，储能系统一般采用PQ控制方式，其可根据经济运行的需要进行能量调节。经济运行调度是微电网能量管理及运行控制研究中一个重要内容，其目标是在满足负荷电能需求的同时实现综合效益的最大化，是体现微电网经济效益的关键。同时，由于微电网通常容量很小，较小的电源或负荷波动都会对其优化运行调度带来较大影响。因此，研究微电网经济运行问题具有重要的理论和工程意义。然而，目前仍缺乏针对含需求侧管理的、电源单一的、运行状态切换频繁等特点的微网系统运行的优化调度方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，通过对模型的优化，得到最优的调度方法，提高微电网的运行经济性。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下:本专利技术包括如下步骤：步骤1：根据包含需求侧管理的光伏微网系统的结构和运行模式，以系统总的运行费用最低和储能的循环电量最小为目标函数，建立基于需求侧管理的光伏微网多目标优化调度模型；步骤2：确定基于需求侧管理的光伏微网系统的多目标优化调度模型的决策变量及其约束条件；步骤3：确定光伏微网系统的参数以及系统优化的初始值；对目标函数进行求解；步骤4：根据不同天气预测情况光伏微网运行情况，通过多目标优化算法，得到非支配解前沿面，进而获得多个Pareto最优解；步骤5：根据不同的日照强度及分时电价数据，得出对基于需求侧管理的光伏微网系统总运行费用和储能循环电量较小的优化方案，决策者选择对含需求侧管理的光伏微网系统运行的最优调度方案。所述的步骤3中确定的参数包括如下数据：(1)根据光伏电池组数、日照条件、光伏组件倾角和环境温度因素确定得到光伏发电功率；(2)通过微电网短期负荷预测方法得到t时段的固定负荷功率PFL(t)；(3)确定决策变量ts和Pb(t)的初始值，其中决策变量的初始值是通过在各自取值范围内随机产生，而后续迭代过程中的值由多目标优化算法决定；最小化系统总运行费用的目标函数为：最小化储能循环电量的目标函数为：其中，T为优化的时段数；ΔT为单位时间间隔；Pg(t)为单位时间间隔内与配电网交换的平均功率(购电时为正，售电时为负)；pr(t)为单位时间间隔内平均交易价格；上标TL代表可转移负荷；ρk为第k类可转移负荷的单位补偿费用；m为可转移负荷的种类数；tb和ts分别表示可转移负荷的转移前和转移后开始工作时段；为第k类可转移负荷从tb时段转入ts时段的量；为第k类可转移负荷从tb时段转入ts时段的单元数量；为第k类可转移负荷的基本单元量；PB(t)和Pb(t)分别为t时段储能系统的放电功率和充放电交换功率，其中Pb(t)充电时为正，放电时为负。多目标调度模型的决策变量为：第k类可转移负荷从tb时段转入ts时段的单元数量可转移负荷转移后开始工作时刻ts，储能系统的充放电交换功率Pb(t)；约束条件为：(1)系统功率平衡约束:含需求侧管理的光伏微网系统在运行过程中满足功率平衡关系；当光伏微电网孤岛运行时，其与配电网之间没有电能交换，即Pg(t)＝0，从而微电网内部需要实现功率的实时平衡，有：Pb(t)+PL(t)-Ppv(t)＝0而当处于并网运行时，则有：Pg(t)＝Pb(t)+PL(t)-Ppv(t)其中，式中，Ppv(t)为光伏发电功率；PL(t)为t时段负荷侧的总负荷功率，其包括固定负荷和转移后的可转移负荷；PFL(t)为t时段的固定负荷功率；为转移后t时段的第k类可转移负荷量；为转移前t时段的可转移负荷量，Lk为第k类可转移负荷的持续工作时间；(2)储能系统的充放电功率和SOC约束：储能系统的充放电功率受双向AC/DC功率变换器额定容量的约束，故应满足约束：式中，Pb_rat和Eb_rat分别为储能系统的额定功率和额定容量；SOCmax和SOCmin分别是储能系统SOC的上限和下限；另外，储能系统的当前荷电量Eb(t)可通过下式递推得到，即式中，ηb是储能系统的充/放电效率；荷电量Eb(t)应满足Eb_ratSOCmin≤Eb(t)≤Eb_ratSOCmax同时，考虑到每个优化周期具有连续性，故应使每个优化周期的储能系统初始SOC保持一致，即有Eb(0)＝Eb(T)(3)可转移负荷相关约束，对于可转移负荷，t时段转入/转出的负荷容量约束可表示为式中，和分别为t时段第k类可转移负荷允许的最大转入量和转出量；可转移负荷允许转移时间约束式中，Sk为第k类可转移负荷允许转移的时间范围；(4)联络线路功率约束：微电网与配电网之间的交换功率受到联络线路的约束，即Pg(t)≤min{Pline_max,PT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据包含需求侧管理的光伏微网系统的结构和运行模式，以系统总的运行费用最低和储能的循环电量最小为目标函数，建立基于需求侧管理的光伏微网多目标优化调度模型；步骤2：确定基于需求侧管理的光伏微网系统的多目标优化调度模型的决策变量及其约束条件；步骤3：确定光伏微网系统的参数以及系统优化的初始值；对目标函数进行求解；步骤4：根据不同天气预测情况光伏微网运行情况，通过多目标优化算法，得到非支配解前沿面，进而获得Pareto最优解；步骤5：根据不同的日照强度及分时电价数据，得出对基于需求侧管理的光伏微网系统总运行费用和储能循环电量较小的优化方案，决策者选择对含需求侧管理的光伏微网系统运行的最优调度方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据包含需求侧管理的光伏微网系统的结构和运行模式，以系统总的运行费用最低和储能的循环电量最小为目标函数，建立基于需求侧管理的光伏微网多目标优化调度模型；步骤2：确定基于需求侧管理的光伏微网系统的多目标优化调度模型的决策变量及其约束条件；步骤3：确定光伏微网系统的参数以及系统优化的初始值；对目标函数进行求解；步骤4：根据不同天气预测情况光伏微网运行情况，通过多目标优化算法，得到非支配解前沿面，进而获得Pareto最优解；步骤5：根据不同的日照强度及分时电价数据，得出对基于需求侧管理的光伏微网系统总运行费用和储能循环电量较小的优化方案，决策者选择对含需求侧管理的光伏微网系统运行的最优调度方案。2.如权利要求1所述的一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，其特征在于：所述的步骤3中确定的参数包括如下数据：(1)根据光伏电池组数、日照条件、光伏组件倾角和环境温度因素确定得到光伏发电功率；(2)通过微电网短期负荷预测方法得到t时段的固定负荷功率PFL(t)；(3)确定决策变量ts和Pb(t)的初始值，其中决策变量的初始值是通过在各自取值范围内随机产生，而后续迭代过程中的值由多目标优化算法决定；(4)分时电价、光伏微网系统相关参数、联络线功率及多目标优化算法的相关参数设置的确定。3.如权利要求1所述的一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，其特征在于：最小化系统总运行费用的目标函数为：minF=ΔTΣt=1Tpr(t)Pg(t)+Σk=1mρkΣtb=1TΣts=1TDkTL(tb,ts)]]>DkTL(tb,ts)=XkTL(tb,ts)ΔDkTL]]>最小化储能循环电量的目标函数为：minE=ΔTΣt=1TPB(t)]]>PB(t)=|Pb(t)|Pb(t)<00Pb(t)≥0]]>其中，T为优化的时段数；ΔT为单位时间间隔；Pg(t)为单位时间间隔内与配电网交换的平均功率(购电时为正，售电时为负)；pr(t)为单位时间间隔内平均交易价格；上标TL代表可转移负荷；ρk为第k类可转移负荷的单位补偿费用；m为可转移负荷的种类数；tb和ts分别表示可转移负荷的转移前和转移后开始工作时段；为第k类可转移负荷从tb时段转入ts时段的量；为第k类可转移负荷从tb时段转入ts时段的单元数量；为第k类可转移负荷的基本单元量；PB(t)和Pb(t)分别为t时段储能系统的放电功率和充放电交换功率，其中Pb(t)充电时为正，放电时为负。4.如权利要求1所述的一种基于需求侧管理的光伏微网多目标调度方法，其特征在于：所述的步骤2中多目标调度模型的决策变量为：第k类可转移负荷从tb时段转入ts时段的单元数量可转移负荷转移后开始工作时刻ts，储能系统的充放电交换功率Pb(t)；约束条件为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈其工，禹威威，高文根，方磊，王郑，王瑜，吴浙勋，徐东，王坤，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34