[發(fā)明專利]基于二階錐規(guī)劃的光儲系統(tǒng)功率平滑控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310062555.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103199531A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 馬靜;石建磊;王桐;王彤;王增平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種基于二階錐規(guī)劃的光儲系統(tǒng)功率平滑控制方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：讀入數(shù)據(jù)，包括各個儲能單元的綜合經(jīng)濟指標、發(fā)電成本系數(shù)、環(huán)境污染指標和一次能源浪費指標；

步驟2：建立優(yōu)化模型，包括建立綜合經(jīng)濟指標模型、目標函數(shù)模型、功率平衡約束模型和功率極限約束模型；

所述綜合經(jīng)濟指標模型為：IiPi=CiPi+NiPi+EiPiIiPi=IxiaPxia+IxibPxibPi=Pxia-Pxib;]]>其中，I_i為第i個儲能單元的綜合經(jīng)濟指標，C_i為第i個儲能單元的發(fā)電成本系數(shù)，N_i為第i個儲能單元的環(huán)境污染指標，E_i為第i個儲能單元的一次能源浪費指標，P_i為第i個儲能單元的工作功率,I_xia為第i個儲能單元放電時的綜合經(jīng)濟指標，P_xia為第i個儲能單元的放電功率，I_xib為第i個儲能單元充電時的綜合經(jīng)濟指標，P_xib為第i個儲能單元的充電功率，并且P_xia和P_xib滿足P_xiaP_xib＝0，P_xia≥0和P_xib≥0，I_xia和I_xib滿足|I_xia|＞|I_xib|；

所述目標函數(shù)模型為：minF=[Σj=1n1IvjPvj+Σi=1n2(IxiaPxia+IxibPxib)];]]>其中，I_vj為第j個光伏單元的綜合經(jīng)濟指標，P_vj為第j個光伏單元的輸出功率，n₁為光伏單元總數(shù)，I_xia為第i個儲能單元放電時的綜合經(jīng)濟指標，P_xia為第i個儲能單元的放電功率，I_xib為第i個儲能單元充電時的綜合經(jīng)濟指標，P_xib為第i個發(fā)電單元的充電功率，n₂為儲能單元總數(shù)；

所述功率平衡約束模型為：其中，P_i為第i個儲能單元的工作功率且P_i＝P_xia-P_xib，P_xia為第i個儲能單元的放電功率，P_xib為第i個儲能單元的充電功率，P_D為設定時間區(qū)段的期望功率；

所述功率極限約束模型分為三類，分別為僅考慮光伏單元的輸出功率的功率極限約束模型，記作第一類功率極限約束模型；僅考慮儲能單元的放電功率P_xia和充電功率P_xib且P_xia＝P_xib時的功率極限約束模型，記作第二類功率極限約束模型；僅考慮儲能單元的放電功率P_xia和充電功率P_xib且P_xia≠P_xib時的功率極限約束模型，記作第三類功率極限約束模型；

所述第一類功率極限約束模型為：P₁≤x≤P₂,(P₁≥0)；

所述第二類功率極限約束模型為：-P₃≤x≤P₃；

所述第三類功率極限約束模型為：-P₄≤x≤P₅,(P₄≠P₅,P₄≥0,P₅≥0)；

上述模型中，P₁和P₂分別為第一類功率極限的下限和上限，P₃為第二類功率極限的上限，-P₄和P₅分別為第三類功率極限的下限和上限，x為相應發(fā)電單元的發(fā)電功率；

步驟3：分別對目標函數(shù)模型、功率平衡約束模型和功率極限約束模型進行二階錐規(guī)劃處理，包括：

對第一類功率極限約束模型進行二階錐規(guī)劃處理，其公式為：A1mX1m=b1mx=x11;]]>其中，X_1m為待求取的系數(shù)矩陣，X_1m＝(x₁₁,x₁₂,x₂₁,x₂₂)^T，x₁₁、x₁₂、x₂₁和x₂₂分別為待求取的系數(shù)，m為發(fā)電單元的編號，A1m=0100100-10010,]]>b_1m＝(P₁,0,P₂)^T；

對第二類功率極限約束模型進行二階錐規(guī)劃處理，其公式為：A2nX2n=b2nx=x32;]]>其中，X_2n為待求取的系數(shù)矩陣，X_2n＝(x₃₁,x₃₂,x₄₁,x₄₂,x₅₁,x₅₂)^T，x₃₁、x₃₂、x₄₁、x₄₂、x₅₁和x₅₂分別為待求取的系數(shù)，n為發(fā)電單元的編號，A2n=10000001-1010000100000001,]]>b_2n＝(P₃,0,0,0)^T；

對第三類功率極限約束模型進行二階錐規(guī)劃處理，其公式為：A3lX3l=b3lx=x62;]]>其中，X_3l為待求取的系數(shù)矩陣，X_3l＝(x₆₁,x₆₂,x₇₁,x₇₂,x₈₁,x₈₂,x₉₁,x₉₂)^T，x₆₁、x₆₂、x₇₁、x₇₂、x₈₁、x₈₂、x₉₁和x₉₂分別為待求取的系數(shù)，l為發(fā)電單元的編號，b_3l＝(P₆,P₇,0,0,0,P₈)^T，P₆＝max(P₄,P₅)，P7=P5+P42,]]>P8=P5-P42,]]>A3l=10000000001000000100-10100000010000000001010-10000;]]>

對功率平衡約束模型進行二階錐規(guī)劃處理，其公式為：Σm=1K1A01mX1m+Σn=1K2A02nX2n+Σl=1K3A03lX3l=PD;]]>其中，A_01m＝(1000)，A_02n＝(010000)，A_03l＝(01000000)，K₁是符合第一類功率極限約束模型的發(fā)電單元的總數(shù)，K₂是符合第二類功率極限約束模型的發(fā)電單元的總數(shù)，K₃是符合第三類功率極限約束模型的發(fā)電單元的總數(shù)；

對目標函數(shù)模型進行進行二階錐規(guī)劃處理，其公式為：minF1=C1mTX1mminF2=C2nTX2nminF3=C3lTX3l]]>

其中，F(xiàn)₁為第一類功率極限約束模型的發(fā)電單元的目標函數(shù)，C_1m＝(I_1m,0,0,0)^T，I_1m為符合第一類功率極限約束模型的發(fā)電單元中的第m個發(fā)電單元的綜合經(jīng)濟指標；F₂為第二類功率極限約束模型的發(fā)電單元的目標函數(shù)，C_2n＝(0,0,I_2na,0,I_2nb,0)^T，I_2na與I_2nb分別為第二類功率極限約束模型的發(fā)電單元的第n個發(fā)電單元的發(fā)出與吸收電能的綜合經(jīng)濟指標；F₃為第三類功率極限約束模型的發(fā)電單元的目標函數(shù)，C_3l＝(0,0,0,0,I_3la,0,I_3lb,0)^T，I_3la與I_3lb分別為符合第三類極限約束模型的第l個發(fā)電單元的發(fā)出與吸收電能的綜合經(jīng)濟指標；

步驟4：求解優(yōu)化模型，計算出各發(fā)電單元的發(fā)電功率，使各發(fā)電單元按照計算的發(fā)電功率輸出功率，從而實現(xiàn)功率平滑控制。