一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法及装置，该方法将微型燃气轮机、燃料电池、风力发电机组和光伏发电作为分布式发电单元，综合考虑输出功率与需求功率的平衡、蓄电池充放电的能量平衡、交互功率约束和蓄电池容量约束，以及以微型燃气轮机、燃料电池、电池和公共连接点的运行状态未整数约束，并引入整变量连续化方法和双罚策略，求解得到机组最优的功率和运行状态规划，实现机组的最优调度。本发明专利技术方法能获得更平滑的机组功率曲线、更准确的启停状态，降低系统运行成本，具有更好的稳定性和鲁棒性。具有更好的稳定性和鲁棒性。具有更好的稳定性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法及装置，属于分布式电力系统调控


技术介绍

[0002]分布式电力系统是由不同的分布式电力资源、储能、能量转换和地方负荷组成的紧凑的能源系统。 与集中式能源系统、远距离输电和大电网相比，分布式电力系统克服了传统电力系统存在的可再生能源 吸收困难、远距离输电损耗高等问题，是传统能源系统的有益补充。分布式电力系统利用可再生能源有 效缓解能源供需矛盾，可独立运行或与主电网相互配合运行。因此，分布式电力系统因其安全可靠、能 源利用率高、对环境友好等优点成为能源领域的研究热点之一。
[0003]与传统能源系统相比，分布式电力系统的发电源多样化，可再生能源以及用户负荷有间歇性和随机 性的特点，这使得分布式电力系统中电源的最优功率设置更加困难。因此，如何协调各分布式电源之间 的最优功率分配、使其达到最优运行状态，是分布式电力系统发展的关键问题。在可再生能源波动性、 间歇性大的前提下，仅通过调节机组出力可能造成可再生能源不能完全吸收、机组输出冗余、系统运行 成本增加等问题，难以达到调度的目的。因此，有必要将机组的启停和输出进行同步调度，这是在满足 系统负荷和安全约束条件下，规划分布式机组的出力和启停状态的有效方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法及装置，采用内点法， 处理大规模的线性和非线性约束，然后引入整变量连续化方法和双罚策略，引导整变量收敛到最优解， 同时得到机组最优的功率和运行状态规划，实现机组的最优调度。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法，包括：
[0007]建立包含可再生能源的分布式电力系统机组的优化调度数学模型；所述分布式电力系统采用微型燃 气轮机、燃料电池、风力发电机组和光伏发电机组作为分布式电源，还包括蓄电池和负荷；所述分布式 电力系统通过公共连接点与主网进行功率交互；
[0008]对所述优化调度数学模型进行优化，将所述优化调度数学模型中的整数约束转化为连续约束；
[0009]对优化后的优化调度数学模型进行求解，得到微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池和公共连接点的出 力及启停状态。
[0010]进一步的，所述建立包含可再生能源的分布式电力系统机组的优化调度数学模型包括：
[0011]以分布式电力系统运行成本最小为目标建立目标函数如下：
[0012][0013]其中，f(P,k)表示分布式电力系统在k时段的运行成本，C
b,MGT
和C
b,FC
表示微型燃气轮机和燃料电 池的燃耗成本，C
m,MGT
、C
m,FC
、C
m,bat
分别表示微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池的维护成本，为k 时段公共连接点的输出功率，C
st,MGT
、C
st,FC
、C
st,bat
、C
st,PCC
分别为微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池、 公共连接点的单位启停成本，C
PCC
表示从主网购电的价格，分别为微型燃气轮机、 燃料电池、蓄电池、公共连接点的运行状态，“0”表示关机，“1”表示运行。
[0014]进一步的，所述目标函数需满足以下约束条件：
[0015]A、
[0016]其中，为k时段第i个分布式电源的输出功率，为k时段蓄电池的输出功率，为k时段公 共连接点的输出功率，为k时段负荷需求功率，N为分布式电源个数；
[0017]B、
[0018][0019]其中，为蓄电池剩余容量，σ为蓄电池自放电速率，η1为充电效率，η2为放电效率，E
bat
表示蓄 电池总容量，为k时段充电功率，为k时段放电功率；
[0020]C、
[0021][0022][0023][0024]其中，和为微型燃气轮机的最小和最大斜坡功率，和为燃料电池的 最小和最大斜坡功率，和为蓄电池的最小和最大斜坡功率，为k时段微型燃气轮机 的输出功率，为k时段燃料电池的输出功率；
[0025]D、
[0026]其中，和分别为蓄电池剩余容量的最小值和最大值；
[0027]E、
[0028]进一步的，所述采用惩罚函数对所述优化调度数学模型进行优化，包括：
[0029]将所述优化调度数学模型的整数约束E转化为连续的非线性等式约束和连续的不等式约束：
[0030][0031]将转化后的非线性约束加入到目标函数中得到：
[0032][0033]其中，λ是惩罚因子，代表
[0034]进一步的，所述采用惩罚函数对所述优化调度数学模型进行优化，还包括：
[0035]设计罚函数替代目标函数中整数决策变量得到优化后的目标函数如下：
[0036][0037][0038][0039]其中，是整数决策变量的罚函数，是的罚函数log(
·
)表示对数运算，Round(
·
)表示舍入 函数，δ是一个常数阈值。
[0040]进一步的，采用内点法对优化后的目标函数在满足约束条件下进行求解，得到微型燃 气轮机、燃料电池、蓄电池和公共连接点的出力及启停状态。
[0041]本专利技术还提供一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度装置，包括：
[0042]建模模块，用于建立包含可再生能源的分布式电力系统机组的优化调度数学模
型；所述分布式电力 系统采用微型燃气轮机、燃料电池、风力发电机组和光伏发电机组作为分布式电源，还包括蓄电池和负 荷；所述分布式电力系统通过公共连接点与主网进行功率交互；
[0043]优化模块，用于对所述优化调度数学模型进行优化，将所述优化调度数学模型中的整数约束转化为 连续约束；
[0044]以及，
[0045]调度模块，用于对优化后的优化调度数学模型进行求解，得到微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池和 公共连接点的出力及启停状态。
[0046]进一步的，所述建模模块具体用于，
[0047]以分布式电力系统运行成本最小为目标建立目标函数如下：
[0048][0049]其中，f(P,k)表示分布式电力系统在k时段的运行成本，C
b,MGT
和C
b,FC
表示微型燃气轮机和燃料电 池的燃耗成本，C
m,MGT
、C
m,FC
、C
m,bat
分别表示微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池的维护成本，为k 时段公共连接点的输出功率，C
st,MGT
、C
st,FC
、C
st,bat
、C
st,PCC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法，其特征在于，包括：建立包含可再生能源的分布式电力系统机组的优化调度数学模型；所述分布式电力系统采用微型燃气轮机、燃料电池、风力发电机组和光伏发电机组作为分布式电源，还包括蓄电池和负荷；所述分布式电力系统通过公共连接点与主网进行功率交互；对所述优化调度数学模型进行优化，将所述优化调度数学模型中的整数约束转化为连续约束；对优化后的优化调度数学模型进行求解，得到微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池和公共连接点的出力及启停状态。2.根据权利要求1所述的一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法，其特征在于，所述建立包含可再生能源的分布式电力系统机组的优化调度数学模型包括：以分布式电力系统运行成本最小为目标建立目标函数如下：以分布式电力系统运行成本最小为目标建立目标函数如下：其中，f(P,k)表示分布式电力系统在k时段的运行成本，C
b,MGT
和C
b,FC
表示微型燃气轮机和燃料电池的燃耗成本，C
m,MGT
、C
m,FC
、C
m,bat
分别表示微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池的维护成本，为k时段公共连接点的输出功率，C
st,MGT
、C
st,FC
、C
st,bat
、C
st,PCC
分别为微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池、公共连接点的单位启停成本，C
PCC
表示从主网购电的价格，分别为k时段微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池、公共连接点的运行状态，0表示关机，1表示运行。3.根据权利要求2所述的一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法，其特征在于，所述目标函数需满足以下约束条件：A、其中，P
ik
为k时段第i个分布式电源的输出功率，为k时段蓄电池的输出功率，为k时段公共连接点的输出功率，为k时段负荷需求功率，N为分布式电源个数；B、B、其中，为蓄电池剩余容量，σ为蓄电池自放电速率，η1为充电效率，η2为放电效率，E
bat
表示蓄电池总容量，为k时段充电功率，为k时段放电功率；C、
其中，和为微型燃气轮机的最小和最大斜坡功率，和为燃料电池的最小和最大斜坡功率，和为蓄电池的最小和最大斜坡功率，为k时段微型燃气轮机的输出功率，为k时段燃料电池的输出功率；D、其中，和分别为蓄电池剩余容量的最小值和最大值；E、4.根据权利要求3所述的一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法，其特征在于，所述采用惩罚函数对所述优化调度数学模型进行优化，包括：将所述优化调度数学模型的整数约束E转化为连续的非线性等式约束和连续的不等式约束：将转化后的非线性约束加入到目标函数中得到：其中，λ是惩罚因子，代表5.根据权利要求4所述的一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度方法，其特征在于，所述采用惩罚函数对所述优化调度数学模型进行优化，还包括：设计罚函数替代目标函数中整数决策变量得到优化后的目标函数如下：
其中，是整数决策变量的罚函数，是的罚函数log(
·
)表示对数运算，Round(
·
)表示舍入函数，δ是一个常数阈值。6.根据权利要求5所述的一种包含可再生能源的分布式电力系统机组调度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄地，张宸宇，韩华春，周登极，李滔滔，李强，贾勇勇，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司双创中心江苏省电力试验研究院有限公司国家电网有限公司上海交通大学，
类型：发明
国别省市：