一种微电网日前经济调度方法技术

本发明专利技术公开了一种微电网日前经济调度方法，包括如下步骤：建立微电网内各发电单元的数学模型；建立P2G和CCUS的数学模型，其中P2G为电转气装置，CCUS为碳捕获、利用与封存装置；确定所述微电网运行策略，并以微电网日运行成本最小为目标函数，以各出力单元的约束和负荷用电需求约束为约束条件，建立优化模型；采用改进的食肉植物优化算法对优化模型进行求解，得到微电网日前经济调度策略。本发明专利技术采用改进的食肉植物优化算法求解目标函数，能够提高计算速度，产生最优解，实现微电网内分布式电源的最优调度，达到微电网日运行成本最小的目标。标。标。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网日前经济调度方法


[0001]本专利技术属于微电网优化调度
，特别是涉及一种微电网日前经济调度方法。

技术介绍

[0002]随着环境污染问题和化石能源短缺问题日益严峻，新能源发电越来越受重视，但是以风光发电为代表的新能源发电受天气影响较大，输出功率不稳定，满足不了负荷用电要求，容易产生弃风弃光问题。微电网是由分布式电源、电力电子装置、储能、负荷等组成的小型电力系统，微电网可以灵活配置分布式电源，就近消纳新能源发电，还可以通过联络线与大电网相连，实现资源合理分配。但微电网同样存在弃风弃光以及碳排放污染问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种微电网日前经济调度方法，实现微电网内分布式电源的最优调度，达到微电网日运行成本最小的目标。
[0004]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种微电网日前经济调度方法，包括如下步骤：
[0006]S1、建立微电网内各发电单元的数学模型，包括风力发电机模型、光伏发电模型、微型燃气轮机模型、燃料电池模型和储能电池模型；
[0007]S2、建立P2G和CCUS的数学模型，其中P2G为电转气装置，CCUS为碳捕获、利用与封存装置；
[0008]S3、确定所述微电网运行策略，并以微电网日运行成本最小为目标函数，以各出力单元的约束和负荷用电需求约束为约束条件，建立优化模型；
[0009]S4、采用改进的食肉植物优化算法对优化模型进行求解，得到微电网日前经济调度策略。
[0010]优选地：步骤S1中，
[0011]风力发电模型如下：
[0012][0013]其中，P
WT
、分别为风力发电机的实际功率和额定功率；v、v
in
、v
r
、v
out
分别为风力发电机的实际风速、切入风速、额定风速和切出风速；
[0014]光伏发电模型如下：
[0015][0016]其中，P
PV
、分别为光伏电池的实际功率和额定功率；s、s
r
分别为光伏电池实际工作时的太阳辐照度和额定功率时的太阳辐照度；γ为功率温度系数；T、T
r
分别为光伏电池实际工作时的表面温度和额定温度；
[0017]微型燃气轮机模型如下：
[0018][0019][0020]其中，f
mT
为微型燃气轮机燃料成本；C
gas
为天然气单价；LHV为天然气低热值；P
MT
为微型燃气轮机输出功率；η
MT
为微型燃气轮机工作效率；
[0021]燃料电池模型如下：
[0022][0023]η
FC
＝
‑
0.0023
×
P
FC
+0.6375
[0024]其中，f
FC
为燃料电池燃料成本；P
FC
为燃料电池输出功率，η
FC
为燃料电池工作效率；
[0025]储能电池模型如下：
[0026][0027]其中，S
soc
(t)、S
soc
(t
‑
1)分别为t时刻和t
‑
1时刻时储能电池的荷电量，η
‑
、η
+
分别为放电功率、充电功率，P
BAT
(t)为t时刻储能电池的功率，小于0时表示放电，大于0时表示充电，等于0时表示既不充电也不放电。
[0028]优选地：步骤S2中，
[0029]P2G模型如下：
[0030][0031][0032]其中，Q
u
表示P2G装置所需要的CO2量；表示CO2的密度；表示P2G装置产生甲烷的体积；表示P2G装置的转换效率；P
P2G
表示P2G装置的功率；LHV为天然气低热值；
[0033]CCUS模型如下：
[0034]P
CCUS
＝λ
p
η
c
(e
MT
P
MT
+e
FC
P
FC
)
[0035]Q
c
＝η
c
(e
MT
P
MT
+e
FC
P
FC
)
[0036]其中，P
CCUS
表示CCUS装置捕集CO2需要的电功率；λ
p
表示捕集单位CO2需要的电功率；η
c
表示碳捕集率；e
MT
、e
FC
分别表示微型燃气轮机和燃料电池的单位碳排放强度，Q
c
表示CCUS装置捕集的CO2量，P
MT
、P
FC
为微型燃气轮机、燃料电池的输出功率。
[0037]优选地：步骤S3中，
[0038]目标函数如下：
[0039]minF＝F
fuel
+F
on
+F
c
+F
grid
+F
dis
+F
pun
[0040]其中，F为微电网一天的运行成本；
[0041]燃料成本F
fuel
为：
[0042][0043]其中，f
MT
(t)为t时刻微型燃气轮机燃料成本，f
FC
(t)为t时刻燃料电池燃料成本，C
gas
为天然气单价，为t时刻P2G装置产生甲烷的体积；T为一天内的数据采集次数；
[0044]运行维护成本F
on
为：
[0045][0046]其中，微电网中包括发电单元以及P2G装置、CCUS装置共N个出力单元，P
i
(t)为t时刻中第i个出力单元的输出功率，C
on
·
i
表示第i个出力单元的运行维护系数；
[0047]碳成本F
c
为：
[0048]F
c
＝f
ct
+f
ccvs
[0049]其中，f
ccus
表示碳捕集成本，计算方式如下：
[0050][0051]e
buy
(t)表示t时刻购电价格，P
CCUS
(t)表示t时刻CCUS装置捕集CO2需要的电功率，λ
s
表示封存单位CO2所需成本，Q
s
(t)表示t时刻的CO2封存量，表示单位CO2的出售价格，Q
s
表示一天内的CO2封存量；
[0052]f
ct
为碳交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网日前经济调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立微电网内各发电单元的数学模型，包括风力发电机模型、光伏发电模型、微型燃气轮机模型、燃料电池模型和储能电池模型；S2、建立P2G和CCUS的数学模型，其中P2G为电转气装置，CCUS为碳捕获、利用与封存装置；S3、确定所述微电网运行策略，并以微电网日运行成本最小为目标函数，以各出力单元的约束和负荷用电需求约束为约束条件，建立优化模型；S4、采用改进的食肉植物优化算法对优化模型进行求解，得到微电网日前经济调度策略。2.根据权利要求1所述的一种微电网日前经济调度方法，其特征在于：步骤S1中，风力发电模型如下：其中，P
WT
、分别为风力发电机的实际功率和额定功率；v、v
in
、v
r
、v
out
分别为风力发电机的实际风速、切入风速、额定风速和切出风速；光伏发电模型如下：其中，P
PV
、分别为光伏电池的实际功率和额定功率；s、s
r
分别为光伏电池实际工作时的太阳辐照度和额定功率时的太阳辐照度；γ为功率温度系数；T、T
r
分别为光伏电池实际工作时的表面温度和额定温度；微型燃气轮机模型如下：微型燃气轮机模型如下：其中，f
MT
为微型燃气轮机燃料成本；C
gas
为天然气单价；LHV为天然气低热值；P
MT
为微型燃气轮机输出功率；η
MT
为微型燃气轮机工作效率；燃料电池模型如下：η
FC
＝
‑
0.0023
×
P
FC
+0.6375其中，f
FC
为燃料电池燃料成本；P
FC
为燃料电池输出功率，η
FC
为燃料电池工作效率；储能电池模型如下：
其中，S
soc
(t)、S
soc
(t
‑
1)分别为t时刻和t
‑
1时刻时储能电池的荷电量，η
‑
、η
+
分别为放电功率、充电功率，P
BAT
(t)为t时刻储能电池的功率，小于0时表示放电，大于0时表示充电，等于0时表示既不充电也不放电。3.根据权利要求1所述的一种微电网日前经济调度方法，其特征在于：步骤S2中，P2G模型如下：P2G模型如下：其中，Q
u
表示P2G装置所需要的CO2量；表示CO2的密度；表示P2G装置产生甲烷的体积；表示P2G装置的转换效率；P
P2G
表示P2G装置的功率；LHV为天然气低热值；CCUS模型如下：P
CCUS
＝λ
p
η
c
(e
MT
P
MT
+e
FC
P
FC
)Q
c
＝η
c
(e
MT
P
MT
+e
FC
P
FC
)其中，P
CCUS
表示CCUS装置捕集CO2需要的电功率；λ
p
表示捕集单位CO2需要的电功率；η
c
表示碳捕集率；e
MT
、e
FC
分别表示微型燃气轮机和燃料电池的单位碳排放强度，Q
c
表示CCUS装置捕集的CO2量，P
MT
、P
FC
为微型燃气轮机、燃料电池的输出功率。4.根据权利要求1所述的一种微电网日前经济调度方法，其特征在于：步骤S3中，目标函数如下：minF＝F
fuel
+F
on
+F
c
+F
grid
+F
dis
+F
pun
其中，F为微电网一天的运行成本；燃料成本F
fuel
为：其中，f
MT
(t)为t时刻微型燃气轮机燃料成本，f
FC
(t)为t时刻燃料电池燃料成本，C
gas
为天然气单价，为t时刻P2G装置产生甲烷的体积；T为一天内的数据采集次数；运行维护成本F
on
为：其中，微电网中包括发电单元以及P2G装置、CCUS装置共N个出力单元，P
i
(t)为t时刻中第i个出力单元的输出功率，C
on
·
i
表示第i个出力单元的运行维护系数；碳成本F
c
为：F
c
＝f
ct
+f
ccus
其中，f
ccus
表示碳捕集成本，计算方式如下：
e
buy
(t)表示t时刻购电价格，P
CCUS
(t)表示t时刻CCUS装置捕集CO2需要的电功率，λ
s
表示封存单位CO2所需成本，Q
s
(t)表示t时刻的CO2封存量，表示单位CO2的出售价格，Q
s
表示一天内的CO2封存量；f
ct
为碳交易成本，计算方式如下：其中，L表示预设碳排放区间长度，c表示碳交易价格，α为碳交易价格增长幅度；M表示免费碳排放量，计算公式如下：ε表示单位发电量碳排放量，P
load
(t)表示t时刻微电网的负荷值；S表示实际碳排放量，计算公式如下：e
MT
、e
FC
分别表示微型燃气轮机和燃料电池的单位碳排放强度，P
MT
(t)为t时刻微型燃气轮机输出功率，P
FC
(t)为t时刻燃料电池输出功率，e
GRID
、P
GRID
·
buy
(t)分别表示大电网单位碳排放强度和t时刻微电网向大电网购买的电量，Q
s
(t)表示t时刻的CO2封存量，Q
u
(t)表示t时刻P2G装置所需要的CO2量；与大电网交易成本F
gird
为：其中，X
gird
(t)表示t时刻微电网与大电网电量交易的价格，P
grid
(t)表示t时刻微电网与大电网联络线上的功率；弃风弃光成本F
dis
为：F
dis
＝C
dis
P
dis
其中，C
dis
表示单位弃风弃光惩罚成本，P
dis
表示弃风弃光功率，P
′
WT
(t)、P
WT
(t)分别表示t时刻风力发电机的预测功率和实际功率，P
′
PV
(t)、P
PV
(t)分别表示t时刻光伏电池的预测功率和实际功率；
污染物排放惩罚成本F
pun
为：其中，C
pun...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱正林，张冕，张欢，熊永旭，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：