[發(fā)明專利]微電網(wǎng)中涉及時間相關(guān)可再生能源的發(fā)電調(diào)度技術(shù)

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• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108256736A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王然;陸藝雯;陳兵
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/28;H02J3/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)中涉及時間相關(guān)可再生能源的發(fā)電調(diào)度技術(shù)，主要用于解決微電網(wǎng)中能源生成的高成本問題。為了解決太陽能發(fā)電的隨機性、間斷性、不穩(wěn)定性的特點，本發(fā)明設(shè)計了一個新穎靈活的不確定模型，通過太陽能發(fā)電量的歷史數(shù)據(jù)獲取均值和二階矩信息，由此定義了一個矩統(tǒng)計不確定集來限制太陽能真實發(fā)電量的波動，并且考慮了太陽能發(fā)電量的時間相關(guān)性，最后設(shè)計出節(jié)能的發(fā)電調(diào)度策略，盡可能多地使用電池為用戶供電，以求消耗最少的電費，達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微電網(wǎng)中涉及時間相關(guān)可再生能源的發(fā)電調(diào)度技術(shù)。

本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)中涉及時間相關(guān)可再生能源的發(fā)電調(diào)度技術(shù)，主要用于解決微電網(wǎng)中能源生成的高成本問題。本發(fā)明考慮到微電網(wǎng)的兩大特點，一是集成了大規(guī)模的可再生能源，即部署了大量的太陽能光伏電池板，可由太陽能供電，二是配備了儲電系統(tǒng)(電池)，即可以存儲太陽能的發(fā)電量，并且太陽能產(chǎn)出的電量將優(yōu)先為電池充電，除了電池，微電網(wǎng)還可通過自身配備的發(fā)電機為家庭用戶供電。微電網(wǎng)必須經(jīng)濟(jì)可靠地為用戶供電以滿足用戶需求，同時還要通過合理的發(fā)電調(diào)度技術(shù)來最小化發(fā)電成本。

背景技術(shù)

電網(wǎng)正通過大量使用分布式發(fā)電機進(jìn)行重組，以使發(fā)電更加環(huán)保和經(jīng)濟(jì)。隨著微電網(wǎng)“即插即用”的基本結(jié)構(gòu)的普及，未來電網(wǎng)也將朝此方向發(fā)展和演變。微電網(wǎng)可以并網(wǎng)方式運行，即允許從電網(wǎng)輸入電力，也可以孤島方式運行，即與上游電網(wǎng)隔離，并在需要時利用其本地發(fā)電機作為電源為用戶供電。

隨著人們用電量的飛速增長，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的電力供應(yīng)的能源生產(chǎn)調(diào)度儼然成為微電網(wǎng)的重要組成部分。微電網(wǎng)的兩大特點是大規(guī)模可再生能源的利用和配備有儲能系統(tǒng)，然而，這些特點在給微電網(wǎng)帶來巨大經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益的同時，也給微電網(wǎng)智能控制策略的設(shè)計帶來了巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度方案通常基于能源生成的高度可預(yù)測性，即傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)電量的多少是可預(yù)測和可控制的，而對于使用可再生能源這一高度不穩(wěn)定且難以預(yù)測的發(fā)電方式時，傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度方案毫無用武之地。盡管儲能一體化技術(shù)可在一定程度上緩解可再生能源的波動性帶來的不確定性問題，但整個系統(tǒng)的運行調(diào)度還是很復(fù)雜。由于這些獨特的挑戰(zhàn)，為微電網(wǎng)設(shè)計穩(wěn)健且具有高成本效益的能源生產(chǎn)調(diào)度方案仍然是一個懸而未決的問題。

為了減輕微電網(wǎng)對傳統(tǒng)電網(wǎng)的過度依賴并減少環(huán)境污染，可再生能源現(xiàn)已被大規(guī)模集成到微電網(wǎng)中，如太陽能發(fā)電等。由于太陽能的發(fā)電量與天氣、溫度、時間和地理位置等有關(guān)，具有很大的波動性和隨機性，針對太陽能發(fā)電不穩(wěn)定的特性，國內(nèi)外處理太陽能發(fā)電量這一隨機變量的方式主要有兩大類，一類是隨機優(yōu)化，該方法需要事先獲得隨機變量的分布函數(shù)，然后不斷抽樣求解，費時費力，適合計算量小和簡單的場景，而實際場景中，很難準(zhǔn)確獲得隨機變量的分布函數(shù)；另一類是魯棒優(yōu)化，該方法最大的優(yōu)點是不需要隨機變量分布函數(shù)的信息，而是通過定義一個不確定集，隨機變量可在不確定集一個規(guī)定的范圍內(nèi)波動，考慮了最壞情況下的最優(yōu)解，最大程度上貼近了實際場景，具有很大的靈活性和可控性。

本發(fā)明的目的和意義在于，利用魯棒優(yōu)化的上述優(yōu)勢，將太陽能的引入由理想變?yōu)楝F(xiàn)實，通過對太陽能發(fā)電量這一隨機變量的處理，化隨機為確定，使得微電網(wǎng)不再單獨依賴于傳統(tǒng)電網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上利用節(jié)能的發(fā)電調(diào)度技術(shù)，將太陽能發(fā)電技術(shù)和微電網(wǎng)本身配備的發(fā)電機發(fā)電技術(shù)有機結(jié)合在一起，為微電網(wǎng)的發(fā)電過程制定節(jié)能環(huán)保的調(diào)度方案。與以往的技術(shù)相比，本發(fā)明最大的優(yōu)勢就是不需要事先知道太陽能發(fā)電量的具體分布函數(shù)，而是通過歷史數(shù)據(jù)的均值和二階矩信息，定義了一個矩統(tǒng)計不確定集來限制太陽能發(fā)電量真實分布的波動，該不確定集不僅包括了太陽能發(fā)電量的很多詳細(xì)信息，還考慮了太陽能發(fā)電量的時間相關(guān)性，然后通過機會約束和魯棒優(yōu)化方法轉(zhuǎn)化和解決了太陽能發(fā)電量的子問題，最后通過分支定界法求解了最小化發(fā)電成本的整數(shù)規(guī)劃主問題。通過收集真實數(shù)據(jù)進(jìn)行實驗，結(jié)果表明本發(fā)明可以動態(tài)調(diào)節(jié)電池充放電約束的松緊度來控制系統(tǒng)的魯棒性，該約束越松，微電網(wǎng)的總發(fā)電成本越低，并且太陽能發(fā)電量的時間相關(guān)性的數(shù)量也對發(fā)電成本有影響，最優(yōu)決策是在8小時內(nèi)利用太陽能發(fā)電量的時間相關(guān)信息來制定調(diào)度策略。綜上所述，本發(fā)明可以切實為構(gòu)建一個綠色節(jié)能的微電網(wǎng)系統(tǒng)提供一些參考建議。