[發明專利]基于多區間不確定性魯棒優化的交直流微網經濟調度

有效

• 申請號: 201810293205.1
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108539732B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 顧偉;邱海峰;周蘇洋;龍寰;吳志
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于多區間不確定性魯棒優化的交直流微網經濟調度方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟10)獲取不確定性的預測參數，分配各個偏差區間的不確定性時段預算數；

步驟20)基于步驟10)的不確定性的預測參數和不確定性時段預算數構造多區間不確定性集；

步驟30)獲取交直流微網中各單元的運行成本系數和運行限值，基于步驟20)構造的多區間不確定性集建立交直流微網的魯棒經濟調度模型；

步驟40)求解魯棒經濟調度問題：利用列約束生成算法迭代求解所述交直流微網的魯棒經濟調度模型形成的優化問題，獲得交直流微網的魯棒運行計劃；

所述步驟10)中獲取的不確定性的預測參數包括不確定性的預測標稱值、不確定性的總時段預算數、不確定性的預測偏差區間數、各個偏差區間的發生概率、各個偏差區間的預測上偏差值和下偏差值，將所獲取的不確定性的預測參數代入下式，計算出各個偏差區間的不確定性時段預算數，即實現了將不確定性的總時段預算數分配到各個偏差區間：

式中，b表示第b個預測偏差區間，N_b為不確定性的預測偏差區間數，為源荷不確定性的單元；和為單元在第b個和第b+1個預測偏差區間分配得到的不確定性時段預算數；為t時段單元在第b個預測偏差區間的預測上偏差值；為t時段單元的最大預測上偏差值；為單元的不確定性總時段預算數；和表示第b個和第b+1個預測偏差區間的發生概率；WT、PV、LA、LD分別為交直流微網中的風機、光伏、交流負荷、直流負荷。

2.根據權利要求1所述的基于多區間不確定性魯棒優化的交直流微網經濟調度方法，其特征在于，所述步驟20)的具體流程為：

式中，為單元的多區間不確定性集；和分別是t時段單元的運行功率實際值和不確定性預測標稱值；為t時段單元在第b個預測偏差區間的預測下偏差值；和分別為t時段單元在第b個預測偏差區間的上偏差引入參數和下偏差引入參數；N_t為一個調度周期總時段數；為一個調度周期單元的總偏差功率與不確定性預測標稱值總額的誤差范圍。

3.根據權利要求2所述的基于多區間不確定性魯棒優化的交直流微網經濟調度方法，其特征在于，所述步驟30)中，各單元的運行成本系數和運行限值包括與柴油發電機、儲能、雙向換流器、風機、光伏及交直流負荷相關的所有的成本系數和運行限值，交直流微網的魯棒經濟調度模型包括目標函數和約束條件，將成本系數、運行限值和步驟20)所構造的多區間不確定性集代入下式中建立交直流微網的魯棒經濟調度模型的目標函數：

式(6)為該交直流微網的魯棒經濟調度模型的目標函數，式(6)中的成本相關項分別根據下式計算得到：

式中，和分別為柴油發電機的啟動、關停和燃料成本；和分別為柴油發電機的啟動、關停和燃料成本系數；和分別為柴油發電機、雙向換流器、風機和光伏的運行維護成本；和分別為柴油發電機、儲能、雙向換流器、風機和光伏的運行維護成本系數；為負荷切除停電懲罰成本；為負荷切除停電懲罰成本系數；為儲能損耗成本；為儲能損耗成本系數；I_DE,t為t時段柴油發電機的啟動標志位，1表示柴油發電機在t時段被啟動，0表示未被啟動；M_DE,t為t時段柴油發電機的關停標志位，1表示柴油發電機在t時段被關停，0表示未被關停；U_DE,t表示t時段柴油發電機的運行狀態，取值為1時表示柴油發電機在t時段處于開機狀態，取值為0時表示處于停機狀態；a_DE和b_DE為柴油發電機的油耗特性成本系數；P_DE,t為柴油發電機在t時段的運行功率；為柴油發電機的額定功率；是t時段雙向換流器正向換流運行狀態標志位，1表示t時段存在正向換流，0表示不存在正向換流，是t時段雙向換流器負向換流運行狀態標志位，1表示t時段存在負向換流，0表示不存在負向換流；為雙向換流器在t時段從交流母線到直流母線的正向換流功率；為雙向換流器在t時段從直流母線到交流母線的負向換流功率；P_WT,t和P_PV,t分別是風機和光伏在t時段的發電功率；和分別表示t時段交流區被切除的負荷功率和直流區被切除的負荷功率；和分別為儲能在t時段的充電功率和放電功率；

交直流微網的魯棒經濟調度模型的約束條件為：

0≤P_WT,t≤w_WT,t,0≤P_PV,t≤w_PV,t (11)

I_DE,t+M_DE,t≤1,I_DE,t-M_DE,t＝U_DE,t-U_DE,t-1 (14)

式(11)為風機和光伏的發電功率約束；式(12)-(14)為柴油發電機的最小持續開機時間、最小持續關機時間和最大持續開機時間約束，和分別為柴油發電機的最小持續開機時段數限值、最小持續關機時段數限值和最大持續開機時段數限值；式(15)為柴油發電機運行功率上下限及爬坡速度約束，和為柴油發電機開機狀態下運行功率的上限值和下限值，和為柴油發電機的單位時段內下爬坡和上爬坡的速率限值；式(16)-(17)為儲能最大充放電功率和儲能荷電狀態約束，和為儲能的最大充電和放電功率限值，SOC^max和SOC^min為儲能允許荷電狀態的上下限值，SOC₀和SOC_Nt為儲能在調度周期的始末荷電狀態限值，η_C和η_D為儲能充放電效率；Δt為調度時段間隔；式(18)-(19)為雙向換流器的換流功率及功率波動約束，和表示正向換流和負向換流的運行功率限值，和表示雙向換流器在相鄰時段功率波動的下限值和上限值；式(20)為各時段交直流被切除負荷運行功率約束，和是t時段交流和直流最大的可切除負荷功率限值；式(21)-(22)為直流區和交流區的功率平衡約束，和為雙向換流器的正向和負向換流效率限值。

4.根據權利要求3所述的基于多區間不確定性魯棒優化的交直流微網經濟調度方法，其特征在于，所述步驟40)的具體內容包括：

步驟401)：將式(6)-(22)表示的魯棒經濟調度模型寫成以下矩陣表示形式：

s.t.Ax≤b,x∈{0,1} (24)

Cy≤f-Ex-Fu (25)

式中，x表示魯棒經濟調度模型的第一層0-1優化變量，y表示第三層連續變量，u為第二層的不確定性變量；式(24)表示僅與x相關的約束條件，式(25)表示與x，y，u相關的約束，c和d均為目標函數中的常數矩陣；A、b、C、f、E和F均為約束中的常數矩陣；

步驟402)：基于步驟401)中矩陣表示的交直流微網的魯棒經濟調度模型，采用列約束生成算法將該模型的min-max-min形式的三層優化問題轉化為包含主問題和子問題的兩階段優化問題，并利用整數優化建模工具箱YALMIP調用求解器SCIP迭代求解子問題和主問題，獲得交直流微網的魯棒運行計劃。