一种区域微电网能源优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种区域微电网能源优化控制方法，包括：基于区域微电网中组成设备的物理实体在虚拟空间中构建微电网能源系统；基于区域微电网的运行参数和历史数据在微电网能源系统中建立微电网运行模型，包括能源出力模型、负荷预测模型、储能模型和约束条件；在保证供能负荷的前提下以单位能量成本最低为优化目标，基于微电网运行模型进行优化求解，得到优化调控方案；根据采用优化调控方案后的模型仿真数据和实际运行数据，对微电网运行模型进行修正。本发明专利技术不仅考虑了可再生能源接入微电网的情况，同时还考虑了燃烧燃料进行供能的设备接入情况，并且以单位能量成本最低为优化目标进行优化调控，从而提高能源利用效率，降低供能成本。供能成本。供能成本。

【技术实现步骤摘要】
一种区域微电网能源优化控制方法


[0001]本专利技术涉及微电网
，尤其是涉及一种区域微电网能源优化控制方法。

技术介绍

[0002]微电网是未来智能配电网实现自愈、用户侧互动和需求响应的重要途径。微电网将满足多种能源综合利用需求并面临更多新问题，大量的入户式单相光伏、小型风机、冷热电三联供、电动汽车、蓄电池、氢能等家庭式分布电源、大量柔性电力电子装置的出现将进一步增加微电网的复杂性，屋顶电站、电动汽车充放电、智能用电楼宇和智能家居带来微电网形式的灵活多样化、多种微电源响应时间的协调问题、现有小发电机组并入微电网的可行性问题、微电网配置分布式电源/储能接口标准化问题，微电网建设环境评价、微电网内基于电力电子接口的电源和FACTS装置控制域耦合问题等都将成为微电网研究的新问题。加强对微电网的协调控制，通过对微网内能量优化、虚拟电厂技术及智能配网对微网群的全局优化调控，可以逐步提高微电网的经济性，实现更高层次的高效、经济、安全运行。
[0003]在中国专利文献上公开的“一种园区光储荷微电网经济调度实现方法”，其公开号为CN109193812B，公开日期为2021
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07
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30，包括：利用现有的BP神经网络算法预测未来一天各时段的光伏发电功率以及负荷功率；建立储能系统的运行维护成本函数；建立园区光储荷微电网经济调度运行成本最低目标函数：结合分时电价信息，根据峰谷电价时微电网经济运行的基本策略，利用遗传算法对园区微电网目标函数寻优，得到园区微电网各个单元的具体运行状态，合理配置园区微电网光伏、储能、负荷、与大电网的交换能量，制定园区微电网经济调度策略。本专利技术充分结合工业园区微电网实际特点，建立了园区微电网运行成本函数，解决了工业园区微电网经济调度面临的问题，同时也给工业园区微电网经济调度提供一种借鉴方法。但是该技术中心的微电网只考虑了光伏发电在微电网中的影响，并没有考虑其他分布式能源接入后对微电网调控的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中微电网的调控只考虑接入的分布式能源为可再生能源的问题，提供了一种区域微电网能源优化控制方法，不仅考虑了可再生能源接入微电网的情况，同时还考虑了燃烧燃料进行供能的设备接入情况，并且以单位能量成本最低为优化目标进行优化调控，从而提高能源利用效率，降低供能成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种区域微电网能源优化控制方法，包括：
[0007]S1、基于区域微电网中组成设备的物理实体在虚拟空间中构建微电网能源系统；
[0008]S2、基于区域微电网的运行参数和历史数据在微电网能源系统中建立微电网运行模型，包括能源出力模型、负荷预测模型、储能模型和约束条件；
[0009]S3、在保证供能负荷的前提下以单位能量成本最低为优化目标，基于微电网运行模型进行优化求解，得到优化调控方案；
[0010]S4、根据采用优化调控方案后的模型仿真数据和实际运行数据，对微电网运行模型进行修正。
[0011]本专利技术中将组成区域微电网的设备的物理实体投影到虚拟空间中构建微电网能源系统，可以使得工作人员更加便于观察和操作；同时在微电网能源系统的各个部分都设置有对应的模型，如光伏发电设备的光伏发电出力模型，燃气轮机的出力模型，用户负荷侧的负荷预测模型等等，并添加设置有约束条件以保证区域微电网的安全运行；在本专利技术中以单位能量成本最低为优化目标，可以使得区域微电网在运行后能以最少的资金投入获得最大的能量产出，在提高能量利用效率的同时降低能量的生产成本；此外通过仿真运行数据和实际运行数据的对比，在误差超出阈值的情况下对微电网运行模型进行修正，可以提高优化调控的准确性，更符合实际运行情况。
[0012]作为优选，所述微电网能源系统包括：
[0013]数据采集模块，用于实时采集区域微电网的空间环境信息和运行数据并发送到模型映射模块；模型映射模块，接收数据采集模块发送的数据，建立微电网运行模型并进行仿真计算和可视化监控；
[0014]设备调控模块，根据模型映射模块中的仿真计算结果对区域微电网进行调控。
[0015]本专利技术中数据采集模块采集的数据信息包括但不限于微电网组成设备的物理实体的几何参数、所在环境的各种环境参数、微电网各项运行数据等，通过在实体设备各处设置传感器采集尽可能多的数据来完善微电网运行模型，使得其更贴近物理实体进行运行。设备调控模块则根据仿真计算结果对区域微电网进行远程控制，同时还可以设置有人工核验和操作单元，由人工核查仿真计算结果后再发送控制指令。模型映射模块包括有模型创建单元、数据信息处理单元、仿真计算单元和控制单元，达到对微电网全过程全周期的可视化监控。
[0016]作为优选，所述S3中包括以下步骤：
[0017]S31、以单位能量成本最低为优化目标构建目标函数：
[0018][0019]F
all
＝F
net
+F
rl
+F
o
[0020]其中F
all
为在统计时间段内总的成本；F
net
、F
rl
、F
o
分别为统计时间段内的从电网购电费用、燃料成本和维护成本；E
load
为在统计时间段内总的负荷能量；E
net
为在统计时间段内与电网交易的净购电量。
[0021]S32、根据微电网运行模型对目标函数进行求解，得到优化控制方案。
[0022]本专利技术中以单位能量成本最低为优化目标构建目标函数，统计时间段可以根据需要设定为一天、一周或者一月等；单位能量成本为总成本除以总能量，其中总成本包括从电网购电费用、燃烧燃料供能消耗的燃料费用以及微电网中设备维护的费用；总能量包括总的消耗的负荷能量和与电网交易的净购电量；本专利技术中的负荷能量包括电能和热能。
[0023]作为优选，所述目标函数中
[0024][0025][0026][0027]其中n表示统计时间段内时间节点的个数；N表示微电网中的能源种类数；P
net,i
表示第i个时间节点电网的供电功率，大于零时表示向电网买电，小于零时表示向电网卖电；C
net,i
表示第i个时间节点的电价；E
s
表示储能设备的总容量；C
cycle
表示储能设备单位容量的维护成本；P
x,i
表示第i个时间节点第x种能源的供能功率；C
x
表示第x种能源每提供单位能量的维护成本；M
x
表示统计时间段内第x种能源燃烧燃料提供的能量；c
x
和f
x
分别表示第x种能源燃烧燃料的比热和每单位质量的燃料价格。
[0028]本专利技术中在统计时间段内每个时间节点的电网供电功率之和即为与电网交易的净购电量；从电网购电费用则根据不同时间节点的供电功率和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区域微电网能源优化控制方法，其特征在于，包括：S1、基于区域微电网中组成设备的物理实体在虚拟空间中构建微电网能源系统；S2、基于区域微电网的运行参数和历史数据在微电网能源系统中建立微电网运行模型，包括能源出力模型、负荷预测模型、储能模型和约束条件；S3、在保证供能负荷的前提下以单位能量成本最低为优化目标，基于微电网运行模型进行优化求解，得到优化调控方案；S4、根据采用优化调控方案后的模型仿真数据和实际运行数据，对微电网运行模型进行修正。2.根据权利要求1所述的一种区域微电网能源优化控制方法，其特征在于，所述微电网能源系统包括：数据采集模块，用于实时采集区域微电网的空间环境信息和运行数据并发送到模型映射模块；模型映射模块，接收数据采集模块发送的数据，建立微电网运行模型并进行仿真计算和可视化监控；设备调控模块，根据模型映射模块中的仿真计算结果对区域微电网进行调控。3.根据权利要求1或2所述的一种区域微电网能源优化控制方法，其特征在于，所述S3中包括以下步骤：S31、以单位能量成本最低为优化目标构建目标函数：F
all
＝F
net
+F
rl
+F
o
其中F
all
为在统计时间段内总的成本；F
net
、F
rl
、F
o
分别为统计时间段内的从电网购电费用、燃料成本和维护成本；E
load
为在统计时间段内总的负荷能量；E
net
为在统计时间段内与电网交易的净购电量。S32、根据微电网运行模型对目标函数进行求解，得到优化控制方案。4.根据权利要求3所述的一种区域微电网能源优化控制方法，其特征在于，所述目标函数中数中数中其中n表示统计时间段内时间节点的个数；N表示微电网中的能源种类数；P
net,i
表示第i个时间节点电网的供电功率，大于零时表示向电网买电，小于零时表示向电网卖电；C
net,i
表示第i个时间节点的电价；E
s
表示储能设备的总容量；C
cycle
表示储能设备单位容量的维护成
本；P
x,i
表示第i个时间节点第x种能源的供能功率；C
x
表示第x种能源每提供单位能量的维护成本；M
x
表...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚利武，陈超，张炜，刘胜利，金祝飞，潘建乔，钱伟杰，吴韬，徐克，胡雷剑，丁纯颖，顾一星，万家建，顾强杰，唐勇健，黄悦华，吕妤宸，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司平湖市供电公司国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：