[發明專利]基于混合儲能的熱電聯供微網模型預測控制優化調度方法

有效

• 申請號: 202010724923.7
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111969593B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 黃鑫;楊曉輝;徐青山;陳再星;芮松宏;李詩穎;蔡英瀾;魏鵬;張洋陽;羅志將;余杰
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/26
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

1.一種基于混合儲能的熱電聯供微網模型預測控制優化調度方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取熱電聯供微網原始參數，包括設備組成及其運行參數，輸入混合儲能設備的初始儲能狀態、風光負荷預測信息及電價，輸入實時功率波動的懲罰成本系數，輸入日前優化、日內滾動優化和實時調度的預測時域和控制時域；

(2)建立混合儲能的退化成本模型，其中包括蓄電池的退化成本和超級電容器的退化成本，蓄電池參與全時段的調度控制，超級電容器僅在實時調度用來平抑風光誤差，保持調度計劃不發生大的改變；

(3)構建熱電聯供微網日前優化階段和日內滾動優化階段以系統總運行成本最小為目標函數的調度模型，實時優化階段以功率波動懲罰成本最小為目標函數的調度模型；

(4)建立熱電聯供微網系統運行約束，包括電負荷平衡約束、熱負荷平衡約束、各類設備的運行約束；

(5)依據步驟(2)(3)(4)建立的調度模型，采用日前優化-日內滾動優化-實時優化的調度方法進行優化調度，基于改進螢火蟲算法對模型進行求解；

(6)輸出當前控制時域的調度計劃，并進行下一輪的滾動優化。

2.根據權利要求1所述的基于混合儲能的熱電聯供微網模型預測控制優化調度方法,其特征在于，步驟(2)的混合儲能退化成本模型中的蓄電池退化成本，具體表述為：

蓄電池的循環壽命與蓄電池的放電深度關系可以由擬合曲線表示：

從狀態轉換開始至t時刻所積蓄的能量：

則t時刻的放電深度可表示為:

同時，蓄電池實際容量會隨著放電深度的變化而按比例退化：

因此蓄電池的退化成本可表示為：

式中，a、b和c是擬合曲線的系數，U(t)是一個二進制數，值為1時表示蓄電池相鄰時間間隔充放電狀態不一致；值為0時表示蓄電池相鄰時間間隔充放電狀態一致；C_exb是蓄電池的更換成本，η_bc、η_bd分別是蓄電池的充放電效率，E_b(t)是蓄電池實際總能量，N(D_od(t))是蓄電池的循環壽命，D_od(t)是蓄電池的放電深度，P_b(t)是蓄電池充放電功率；

超級電容器退化成本表述為：

式中，C_exsc是超級電容器的更換成本，N_sc是超級電容器的循環壽命。

3.根據權利要求1所述的基于混合儲能的熱電聯供微網模型預測控制優化調度方法,其特征在于，步驟(3)所述的日前優化階段和日內滾動優化階段以系統總運行成本最小為目標函數的調度模型，表述為：

式中，P_ex(t_DA)為與電網交互功率，P_gas(t_DA)、P_bio(t_DA)分別為利用天然氣和利用生物質能產生的電功率， t_DA是日內滾動的控制時域，λ_ex(t_DA)是實時電價，Q_gas和Q_bio分別為天然氣和生物質能的低熱值，λ_gas、λ_bio分別是天然氣和生物質能的能源價格；

實時優化階段以功率波動懲罰成本最小為目標函數的調度模型，表述為：

式中，t_DI是實時的控制時域，C_pu(t_DI)是實時優化結果與日內結果波動的懲罰項，δ₁、δ₂、δ₃、δ₄都是懲罰成本系數。

4.根據權利要求1所述的基于混合儲能的熱電聯供微網模型預測控制優化調度方法,其特征在于，步驟(4)所述的熱電聯供微網系統運行約束，具體表述為：

日內滾動優化電負荷平衡：

P_L(t_DA)＝P_ex(t_DA)+P_b(t_DA)+P_pv(t_DA)+P_wt(t_DA)

式中，P_L(t_DA)為電負荷功率，P_pv(t_DA)為光伏功率，P_wt(t_DA)為風電功率；

日內滾動優化熱負荷平衡：

VP_bio(t_DA)+VP_gas(t_DA)＝Q_heating(t_DA)

式中，V為系統熱電比，Q_heating(t_DA)為熱負荷功率；

日內滾動優化設備運行約束：

式中，為交換功率上下限，為蓄電池充放電功率上下限，為蓄電池荷電狀態上下限，為蓄電池荷電狀態的初始和結束狀態；

實時優化的約束條件包括以上所有約束條件，此外還應對電負荷平衡進行修正和添加超級電容器運行約束：

P_L(t_DI)＝P_ex(t_DI)+P_b(t_DI)+P_sc(t_DI)+P_pv(t_DI)+P_wt(t_DI)

式中，P_sc(t_DI)為超級電容器的充放電功率，為超級電容器荷電狀態上下限，為超級電容器荷電狀態的初始和結束狀態。