[發明專利]一種微電網能源實時優化控制方法

在審

• 申請號: 201310596126.5
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103593717A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 時珊珊;張宇;柳勁松;劉雋;包海龍;劉舒;方陳
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 侯佳猷

技術領域

本發明涉及微電網技術領域，具體涉及一種微電網能源實時優化控制方法。

背景技術

能源是經濟社會發展的重要物質基礎和戰略資源，氣候變化和能源問題對世界各國提出了低碳發展的迫切要求。一方面，隨著經濟的發展，人口的增加及城市化進程的加快，對能源的需求量在迅猛增加，化石能源的大量使用造成了環境污染和溫室氣體的排放，環境問題日趨突出。另一方面，由于化石能源本身是不可再生能源，不斷地消耗也造成資源的枯竭。提高能源利用率，發展清潔能源，優化調整能源消費結構，降低對化石能源的依賴度，提高能源利用效率，發展低碳節能經濟，已成為世界各國解決能源安全和環保問題、應對全球氣候變化的共同選擇。

國家電網公司通過建設中國特色的堅強智能電網，大力發展低碳經濟和低碳能源。在智能社區領域，依托堅強智能配電和用電系統，支持和引導可再生能源和儲能系統的發展，推動友好互動的用戶服務，推廣低耗節能設備、電動汽車和智能家電等智能設備大規模應用，引導終端用戶優化用能結構，提高清潔的電能在終端能源消費中的比重，減少化石燃料使用的負面影響，降低能耗并減少排放。

目前，我國在節能減排、提高電能的經濟效益方面做得還不夠好，而且由于用電量大，電能也不能達到很好的平衡。實時優化控制主要根據實時負荷預測、風電、光伏發電預測（超短期預測）結果與其日前預測結果之間的差值，以及系統負荷的突然變化和供能單元運行檢修狀況的變化，對日前發電和用電計劃安排做出實時調整，保證系統運行的實時能量平衡。

實時優化控制尋求小區/建筑最佳的實時優化控制策略，以實時負荷預測及實時風電、光伏發電預測為基礎，形成小區/建筑用電、新能源發電、儲能間的協調控制策略，保證系統運行的實時能量平衡及重要負荷連續供電，在保證系統實時運行的穩定性和安全性的前提下，提高系統運行的經濟性。

發明內容

本發明的目的是提供一種微電網能源實時優化控制方法，以樓宇的用能成本最低為目標，用以保證電網中系統能量的平衡，提高經濟效益，節能減排，解決目前用電經濟性差、系統運行的實時能量不能很好地平衡的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種微電網能源實時優化控制方法，包括如下步驟：

（1）優先使用風機、光伏發電單元的出力，最大化的利用風能和太陽能；

（2）當風機、光伏的輸出功率大于系統電力負荷時，首先向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網，增加系統收益；

（3）當風機、光伏的出力不能滿足系統電力負荷時，檢測蓄電池的荷電狀態，在負荷比較高的時候，如果蓄電池滿足放電條件，則增加蓄電池放電出力；

（4）如果在蓄電池的出力范圍內能夠滿足系統的能量平衡，則在峰荷期持續增加蓄電池出力向主網售電，并繼續檢測蓄電池負荷狀態；如果在蓄電池的出力范圍內不能滿足系統的能量平衡，則比較燃料電池的發電成本與購電成本；

（5）若燃料電池的發電成本高于購電成本，則從主網購電，如果從主網購電后仍不能滿足系統的能量平衡，則增加燃料電池的出力；若燃料電池的發電成本低于購電成本，則增加燃料電池出力，如果增加燃料電池的出力后，在燃料電池的出力范圍內仍不能滿足系統的能量平衡，則從主網購電；

（6）如果所有的微源配合，在其出力范圍內都不能滿足系統的能量平衡，則按照負荷的重要程度依次切除，保證系統運行的穩定性。

進一步地，采用基于CPLEX的傳統的數學規劃算法來實現能源的實時優化控制。

進一步地，基于CPLEX的傳統的數學規劃算法的步驟如下：

(1)以樓宇的用能成本最低為目標，建立包含新能源發電、用能負荷和市電的目標函數，并建立系統運行的混合整數數學規劃模型；

(2)將系統運行的約束條件線性化，結合系統運行的等式約束，建立約束條件矩陣；

(3)編寫基于CPLEX的實時優化控制算法程序；

(4)以超短期負荷預測數據及風電、光伏發電預測數據為依據，由實時優化控制算法程序，給出新能源、儲能、可控負荷的實時運行計劃和協調控制策略，并將調整策略指令下發給終端控制設備。

進一步地，步驟（3）中對蓄電池的荷電狀態進行檢測時，蓄電池的剩余電量不能低于其最大容量的30%。

進一步地，步驟（3）中蓄電池滿足放電條件，是指蓄電池的荷電狀態、充放電次數和間隔等因素滿足蓄電池的放電條件。