面向可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了面向可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法及系统，属于新能源消纳领域。包括以所有参与共享储能的多能源微电网和混合储能系统的总能源成本最小化为目标函数；以微电网和混合储能系统之间的能量流为决策变量；以微电网从外部购买的电量和天然气量以及单个微电网内部的能量流动为决策变量，混合储能系统储能损耗成本、混合储能系统的充放电速度以及混合储能系统的热电转换为决策变量，对各决策变量构建约束条件，以构建混合储能系统共享储能优化控制模型；采用分布式优化对混合储能系统共享储能优化控制模型求解，获得多个微电网对单个混合储能系统共享的控制方案。方案。方案。

【技术实现步骤摘要】
面向可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统中具有可再生能源的消纳领域，更具体地，涉及一种面向分布式可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法和系统。

技术介绍

[0002]由于传统化石能源的日益紧张，可再生能源开始被广泛关注和发展，除了大规模的可再生能源接入电网以外，各种具有可再生能源发电的微电网也开始迅速发展。可再生能源具有间歇性和随机性的特点，对电网的调度工作提出了挑战；可再生能源的并网对大电网电压和频率的影响非常大，严重影响大电网电能质量；由于电力市场的不完善，可再生能源的利用率得不到提升，弃用率较高。
[0003]目前提升新能源消纳的最直接可靠的方式是利用储能电池将过剩的可再生能源存储起来在后续时段放电用于电力消耗。但是单个微电网装备储能电池的投资成本较大，因此采用公共储能的方式会更加的经济。为了进一步减小储能成本，结合多能源微电网具有热负荷和产热能力，因此加入公共的大型热储能设备更加的经济。热储能设备相对于储能电池的成本较低，并且容量较大，能够避免因为储能电池容量的限制而造成可再生能源发电无法消纳的情况。因此公共的热电储能系统有望成为一类重要的新能源消纳的控制手段之一。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种面向可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法及系统，旨在解决面向具有可再生能源的多能源微电网的储能和能量分享的问题，提高可再生能源产消者的新能源消纳以减少对电网和天然气等外部能源的依赖。
[0005]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种面向可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1.以微电网集群和混合储能系统的总成本最小化为第一目标函数，以微电网从外部购买的电量和天然气量、单个微电网内部的能量流动、混合储能系统储能损耗成本、混合储能系统的充放电速度、混合储能系统的热电转换、微电网和混合储能系统直接的能量流动为第一决策变量，对各第一决策变量构建约束条件，从而构建包括第一决策变量、第一目标函数和约束条件的多能源微电网共享储能控制模型；
[0007]S2.采用分布式优化方法，对构建的多能源微电网共享储能控制模型求解；
[0008]S3.采用纳什均衡策略，在得到步骤S2的最优解后，以所有微电网和混合储能系统的净收益的乘积最大化为第二目标函数，以每个微电网与混合储能系统的交易量为第二决策变量，计算出每一个微电网与混合储能系统的交易金额，获得多微电网对多储能共享的控制方案。
[0009]进一步地，第一目标函数表示为：
[0010][0011]s.t.x
n
∈X
n
，y∈Y
[0012]其中，x
n
表示微电网n决策变量，X
n
表示决策变量x
n
的约束集，y表示混合储能系统决策变量，Y表示混合储能系统决策变量约束集，C
n
(x
n
)表示微电网n的成本，C0(y)表示混合储能系统的运行成本，N表示微电网的数量。
[0013]进一步地，微电网n的成本表示为：
[0014][0015]其中，表示微电网n在t时刻从主电网购买电能的成本，表示微电网n在t时刻购买天然气的成本，和g
n，t
分别表示微电网n在t时刻从主电网购买的电能功率和天然气体积，和γ
gas
分别表示电力购买的价格和天然气购买的价格。
[0016]进一步地，混合储能系统的运行成本表示为：
[0017][0018]其中，和分别为储能电池和储热设备的运行成本，和分别表示储能电池的充电功率和放电功率，和分别表示储热设备的充热功率和放热功率。
[0019]进一步地，决策变量x
n
的表示如下：
[0020][0021]决策变量x
n
的约束集X
n
表示如下：
[0022][0023]其中，和g
n，t
分别表示微电网n在t时刻从主电网购买的电能功率和天然气体
积，和分别表示微电网燃气轮机和燃气锅炉使用的天然气，为燃气轮机的产热量，为燃气轮机的产热效率，L为天然气的热值，为燃气轮机的产电量，为燃气轮机的产电效率，和分别表示燃气锅炉的产热量和产电效率，和分别表示吸收式制冷机的制冷量、制冷效率和消耗的热量，和分别表示电制冷机的制冷量、制冷效率和消耗的电量，表微电网的可再生能源发电量，表微电网的可再生能源发电量，和分别表示微电网的电、热、冷三种负荷量，和分别表示微电网因无法消纳而被浪费的电能和热能，和分别表示微电网与混合储能系统交易的电能和热能，当其值为正时，表示微电网从混合储能系统购买能源，当其值为负时，表示微电网出售能源给混合储能系统；
[0024]决策变量y的表示如下：
[0025][0026]决策变量y的约束集Y表示如下：
[0027][0028]其中，S
t
表示储能电池在t时刻的能量水平，和分别表示储能电池的充放电效率，和分别表示储能电池的充放电功率，S
min
和S
max
分别表示储能电池能量水平的下限和上限，和分别表示储能电池充电和放电的最大功率，H
t
表示储热系统在t时刻的能量水平，和分别表示储热系统的充放热效率，和分别表示储
能电池的充放热功率，H
min
和H
max
分别表示储热系统能量水平的下限和上限，和分别表示储热系统充热和放热的最大功率，η
eh
和表示电锅炉的产热量、产热效率和耗电量，和分别表示混合储能系统和微电网交易的电能或热能的总和，如果其值为负表示混合储能系统整体从微电网购买能源，为正则表示混合储能系统整体出售能源给微电网。
[0029]进一步地，步骤S2包括以下步骤：
[0030]S21.引入辅助变量和将约束集X
n
中的耦合约束解耦为两两耦合约束和独立约束
[0031]引入辅助变量和将约束集Y中的耦合约束解耦为两两耦合约束和独立约束
[0032]所述多能源微电网共享储能控制模型转化为：
[0033][0034][0035]其中，λ
n，t
和表示对应约束的对偶乘子；
[0036]S22.基于转化后的目标函数，构建如下的拉格朗日函数：
[0037][0038][0039]s.t.x
n
∈X
n
，y∈Y，θ∈Z
[0040]其中，μ和v表示给定的罚参数，q
n
和r为辅助变量，和
分别表示微电网从混合储能系统购买能源的量和混合储能系统出售能源给微电网的量，Z为和
[0041]S23.对所有决策变量，通过交替方向乘子法协同分布式迭代求解上述拉格朗日函数，从而得到最优解。
[0042]进一步地，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向可再生能源的多能源微电网共享储能控制方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：S1.以微电网集群和混合储能系统的总成本最小化为第一目标函数，以微电网从外部购买的电量和天然气量、单个微电网内部的能量流动、混合储能系统储能损耗成本、混合储能系统的充放电速度、混合储能系统的热电转换、微电网和混合储能系统直接的能量流动为第一决策变量，对各第一决策变量构建约束条件，从而构建包括第一决策变量、第一目标函数和约束条件的多能源微电网共享储能控制模型；S2.采用分布式优化方法，对构建的多能源微电网共享储能控制模型求解；S3.采用纳什均衡策略，在得到步骤S2的最优解后，以所有微电网和混合储能系统的净收益的乘积最大化为第二目标函数，以每个微电网与混合储能系统的交易量为第二决策变量，计算出每一个微电网与混合储能系统的交易金额，获得多微电网对多储能共享的控制方案。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标函数表示为：s.t.x
n
∈X
n
，y∈Y其中，x
n
表示微电网n决策变量，X
n
表示决策变量x
n
的约束集，y表示混合储能系统决策变量，Y表示混合储能系统决策变量约束集，C
n
(x
n
)表示微电网n的成本，C0(y)表示混合储能系统的运行成本，N表示微电网的数量。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，微电网n的成本表示为：其中，表示微电网n在t时刻从主电网购买电能的成本，表示微电网n在t时刻购买天然气的成本，和g
n，t
分别表示微电网n在t时刻从主电网购买的电能功率和天然气体积，和γ
gas
分别表示电力购买的价格和天然气购买的价格。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，混合储能系统的运行成本表示为：其中，和分别为储能电池和储热设备的运行成本，和分别表示储能电池的充电功率和放电功率，和分别表示储热设备的充热功率和放热功率。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，决策变量x
n
的表示如下：决策变量x
n
的约束集X
n
表示如下：
其中，和g
n，t
分别表示微电网n在t时刻从主电网购买的电能功率和天然气体积，和分别表示微电网燃气轮机和燃气锅炉使用的天然气，为燃气轮机的产热量，为燃气轮机的产热效率，L为天然气的热值，为燃气轮机的产电量，为燃气轮机的产电效率，和分别表示燃气锅炉的产热量和产电效率，和分别表示吸收式制冷机的制冷量、制冷效率和消耗的热量，和分别表示电制冷机的制冷量、制冷效率和消耗的电量，表微电网的可再生能源发电量，表微电网的可再生能源发电量，和分别表示微电网的电、热、冷三种负荷量，和分别表示微电网因无法消纳而被浪费的电能和热能，和分别表示微电网与混合储能系统交易的电能和热能，当其值为正时，表示微电网从混合储能系统购买能源，当其值为负时，表示微电网出售能源给混合储能系统；决策变量y的表示如下：决策变量y的约束集Y表示如下：
其中，S
t
表示储能电池在t时刻的能量水平，和分别表示储能电池的充放电效率，和分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖江文，曹文志，刘骁康，王燕舞，崔世常，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：