[發明專利]基于雙主控動態協作的獨立微電網經濟調度優化方法

有效

• 申請號: 201610006784.8
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105406520B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 馬藝瑋
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

1.一種基于雙主控動態協作的獨立微電網經濟調度優化方法，所述獨立微電網包含蓄電池儲能系統和柴油發電機組兩種主控電源，以及風力發電機組和光伏發電系統兩種非主控電源，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟一：獲得初始階段的基本數據，包含有系統負荷需求、風電輸出功率和光伏輸出功率、可用的分布式電源數量及輸出功率限值、蓄電池儲能系統的容量及容量限制值和分布式電源的各種成本值；

步驟二：采用粒子群優化算法對獨立微電網經濟調度優化模型進行綜合權衡求解，同時計算求解出整個調度周期內微電網系統的最小發電成本以及最恰當的經濟調度方案，在每個周期內的微電網經濟調度優化過程中都有兩個不同的時間尺度：時間尺度t：僅用于優化求解系統的最小發電成本目標；時間尺度t′：僅用于優化選擇系統運行控制模式，求解最恰當的經濟調度方案；

步驟三：以采樣時間段T為基本單位逐次循環求解，并以24小時為整個調度周期最大值進行檢驗是否滿足終止條件，如果滿足，則輸出整個調度周期內所有采樣時間段的微電網最小發電成本總和，即為所求解的獨立微電網經濟調度優化結果，否則，則返回步驟一繼續運行直至滿足終止條件。

2.根據權利要求1所述的基于雙主控動態協作的獨立微電網經濟調度優化方法，其特征在于：在步驟二中，所述經濟調度方案包括：

1)調度方案A：蓄電池儲能系統作為主控電源，且獨立微電網電源組合類型為“蓄電池儲能+風力發電機組+光伏發電機組”，此種情況下，微電網系統內的所有電力負荷需求都是由風力發電機組、光伏發電機組和蓄電池儲能系統來能夠共同滿足和承擔，而不需柴油發電機組的電力補充供應；

2)調度方案B：蓄電池儲能系統作為主控電源，且獨立微電網電源組合類型為“蓄電池儲能+風力發電機組+光伏發電機組+柴油發電機組”，而柴油發電機組則為從控電源并以恒定功率方式提供電力輸出，此種情況下，微電網系統內的所有電力負荷需求都是由蓄電池儲能系統、柴油發電機組、風力發電機組和太陽能光伏發電機組來共同承擔和滿足；

3)調度方案C：柴油發電機組作為主控電源，且獨立微電網電源組合類型為“柴油發電機組+風力發電機組+光伏發電機組”，此種情況下，微電網系統內的所有電力負荷需求都是由風力發電機組、光伏發電機組和柴油發電機組來共同承擔和滿足，而不需要蓄電池儲能系統參與調節；

4)調度方案D：柴油發電機組作為主控電源，且獨立微電網電源組合類型為“柴油發電機組+風力發電機組+光伏發電機組+蓄電池儲能”，而蓄電池儲能系統則為從控電源并以恒功率控制方式協助柴油發電機組進行功率補償調節，此種情況下，微電網系統內的所有電力負荷需求都是由柴油發電機組、風力發電機組、光伏發電機組和蓄電池儲能系統來共同承擔和滿足；

5)調度方案E：兩種不同模式間的交互切換，即根據系統實時運行需求，微電網系統從當前控制模式切換到另一種控制模式，即微電網系統的兩種不同運行控制模式Mode 1蓄電池儲能系統為主控電源與Mode 2柴油發電機組為主控電源之間的相互切換。

3.根據權利要求1所述的基于雙主控動態協作的獨立微電網經濟調度優化方法，其特征在于：在步驟二中，所述經濟調度優化模型包括：

1)優化目標：調度周期內的獨立微電網系統總發電成本最小，目標函數定義如下：

minCMG(P)=Σt=1NΣj=1GCj(Pj(t))]]>

C_MG(P)為獨立微電網系統在整個調度周期NT內產生功率P所需要的總發電成本；N為某調度周期[0，NT]內采樣時間段T的個數；G為分布式電源的類型數量；C_j(P_j(t))表示第j種分布式電源輸出功率P_j(t)時的總發電成本；P_j(t)第j種分布式電源在第t個時間間隔期間[(t-1)T，tT]的輸出功率；

11)可再生能源電源發電成本：

CRES,i(Pi(t))=CDC,i(Pi(t))+CMO,i(Pi(t))-SES,i(Pi(t))=CAIC,i(1+ρi)EAPG,i·Pi(t)-kES,i·Pi(t)=(CAIC,i(1+ρi)EAPG,i-kES,i)·Pi(t)]]>

C_DC,i、C_MO,i和S_ES,i分別為第i個可再生能源分布式電源輸出功率P_i(t)時的折舊成本、運行維護成本以及經濟補貼；C_AIC,i為第i個可再生能源分布式電源的年均投資成本；ρ_i為第i個可再生能源電源的運行維護成本系數；E_APG,i為第i個可再生能源分布式電源基于典型年歷史數據的年發電總量預測值；k_ES為根據當地能源政策而對可再生能源發電所設定的價格補貼系數；

12)柴油發電機組發電成本：

CDE(PDE(t))=CDC(PDE(t))+CMO(PDE(t))+CFC(PDE(t))+CEC(PDE(t))=(CAIC,DEEAPG,DE+KMO,DE)·PDE(t)+(0.146+0.05415·PDERD/PDE(t))·(cfp+Σk=15cE,k)]]>

C_DC(P_DE(t))、C_MO(P_DE(t))、C_FC(P_DE(t))和C_EC(P_DE(t))分別表示柴油發電機組輸出功率為P_DE(t)時的折舊成本、運行維護成本、燃料成本和污染物治理成本；C_AIC,DE表示柴油發電機組的年均投資成本；E_APG,DE表示基于典型年歷史數據的柴油發電機組年發電總量預測值；K_MO,DE表示機組運行維護成本系數；表示柴油發電機組的額定功率；c_fp表示柴油燃料價格；c_E,k表示第k種，k＝1,2,3,4,5分別代表NO_x，SO₂，CO₂，CO及灰塵，污染排放物的環境成本系數；

13)蓄電池儲能系統發電成本：

CBESS(PBESS(t))=βBESS·PBESS,dch(t)βBESS=Cinit,BESS+CMO,BESSEannu,BESS]]>

C_BESS(P_BESS(t))表示蓄電池儲能系統在放電功率為P_BESS(t)時的發電成本；P_BESS,dch(t)表示蓄電池儲能系統的放電功率；β_BESS表示蓄電池儲能系統的單位發電成本系數；

2)約束條件：獨立微電網系統的約束條件包括系統電力供需平衡、旋轉備用容量、分布式電源輸出功率約束、分布式電源最短啟停時間約束和蓄電池儲能系統容量約束等，以確保微電網系統的穩定可靠；

21)系統電力供需平衡：

Σj=1GPj(t)-Pexcessive(t)=PL(t)]]>

P_excessive(t)為超出系統負荷需求的功率，P_L(t)為系統的總負荷需求；

22)旋轉備用容量：

Σg=1RPCG,SR(t)≥ΔPMG,SR(t)]]>

ΔP_MG,SR(t)＝e_MG·P_net-L(t)

R為獨立微電網系統中主控電源數目；P_CG,SR(t)為獨立微電網系統中主控電源可用的旋轉備用容量；P_MG,SR(t)為獨立微電網系統所需的旋轉備用容量；e_MG為獨立微電網系統凈負荷實際值與預測值之間偏差率；P_net-L(t)為獨立微電網系統的凈負荷需求，P_net-L(t)＝P_L(t)-P_WT(t)-P_PV(t)；

23)分布式電源輸出功率約束：

a.主控電源

P_M,low,h(t)≤P_M,h(t)≤P_M,high,h(t)

PM,high,h(t)=PM,max,h-ΔPMG,SR(t)PM,low,h(t)=PM,min,h+ΔPMG,SR(t)]]>

P_M,h(t)表示第h個主控電源的輸出功率；P_M,high,h(t)和P_M,low,h(t)分別為第h個主控電源在正常運行區域內輸出功率的上限和下限值；P_M,max,h和P_M,min,h分別為第h個主控電源的輸出功率的最大值和最小值；

b.從控電源

P_S,min,l≤P_S,l(t)≤P_S,max,l

P_S,l(t)表示第l個從控電源的輸出功率；P_S,max,l和P_S,min,l分別表示第l個從控電源的輸出功率的最大值和最小值；

24)分布式電源最短啟停時間約束：

T_rs,j≥T_rs,min,j

T_rs,j表示第j個分布式電源的啟停時間；T_rs,min,j表示第j個分布式電源最短持續開機和持續停機時間；

25)蓄電池儲能系統容量約束

SOC_min≤SOC_low≤SOC(t)≤SOC_high≤SOC_max

SOC_max表示蓄電池儲能系統的最大規格容量，SOC_min為由制造商提供的最小容量值，SOC_high和SOC_low分別表示蓄電池儲能系統正常運行區域設定的容量最高值與最低值。