[發(fā)明專利]基于混合儲能的熱電聯(lián)供微網(wǎng)模型預(yù)測控制優(yōu)化調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010724923.7
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111969593B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

本發(fā)明提出一種基于混合儲能的熱電聯(lián)供微網(wǎng)模型預(yù)測控制優(yōu)化調(diào)度方法：獲取熱電聯(lián)供微網(wǎng)的原始參數(shù)；建立混合儲能的退化成本模型；蓄電池參與全時(shí)段的調(diào)度控制，超級電容器僅在實(shí)時(shí)調(diào)度用來平抑風(fēng)光誤差；構(gòu)建熱電聯(lián)供微網(wǎng)日前優(yōu)化階段和日內(nèi)滾動優(yōu)化階段以系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)的調(diào)度模型，實(shí)時(shí)優(yōu)化階段以功率波動懲罰成本最小為目標(biāo)函數(shù)的調(diào)度模型；建立熱電聯(lián)供微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行約束；采用日前優(yōu)化?日內(nèi)滾動優(yōu)化?實(shí)時(shí)優(yōu)化的調(diào)度方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，基于改進(jìn)螢火蟲算法對模型進(jìn)行求解；實(shí)時(shí)滾動輸出系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃。本發(fā)明對熱電聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，可有效應(yīng)對風(fēng)光預(yù)測誤差進(jìn)行在線調(diào)整，不偏離制定的運(yùn)行計(jì)劃，安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于混合儲能的熱電聯(lián)供微網(wǎng)模型預(yù)測控制優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

隨著能源需求的增加和環(huán)境問題的加重，未來將越來越關(guān)注如何提高能源利用率實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。相比于常規(guī)型微電網(wǎng)，熱電聯(lián)供微電網(wǎng)集供熱和供電等功能，聯(lián)合運(yùn)行效率較高，是最有發(fā)展前景的能源系統(tǒng)形式之一。熱電聯(lián)供微電網(wǎng)對不同的能源系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)運(yùn)行，可以靈活提供多種能源需求，通過多能互補(bǔ)及能源的階梯利用，可提高能源利用率并減少對環(huán)境的污染。

目前，針對熱電聯(lián)供微網(wǎng)的調(diào)度方法，多以日前優(yōu)化或者更短時(shí)間斷面多時(shí)段提前調(diào)度完成，沒有考慮時(shí)間斷面的耦合性，不能滿足系統(tǒng)在線調(diào)整調(diào)度的需求。由于可再生能源的間歇性和波動性，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性將會產(chǎn)生負(fù)面影響。能量存儲系統(tǒng)是處理可再生能源不確定性的有效技術(shù)之一。混合儲能系統(tǒng)可以使能量型儲能和功率型儲能進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)。然而在大多數(shù)論文中在處理儲能系統(tǒng)時(shí)選擇了簡單的控制策略：當(dāng)發(fā)電多余負(fù)荷時(shí)，將多余電量存儲在儲能系統(tǒng)中，當(dāng)電力不足時(shí)，儲能系統(tǒng)放電。并且在多數(shù)中并不考慮儲能系統(tǒng)的退化成本。同時(shí)也沒有考慮混合儲能在多時(shí)間尺度下的優(yōu)化調(diào)度方法，缺少混合儲能技術(shù)與模型預(yù)測控制理論相結(jié)合的技術(shù)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何結(jié)合混合儲能技術(shù)和模型預(yù)測控制理論來對熱電聯(lián)供微網(wǎng)進(jìn)行多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度，同時(shí)考慮混合儲能的退化成本，制定合適的優(yōu)化調(diào)度方案以解決可再生能源的間歇性和波動性所帶來的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于混合儲能的熱電聯(lián)供微網(wǎng)模型預(yù)測控制優(yōu)化調(diào)度方法,包括如下步驟：

(1)獲取熱電聯(lián)供微網(wǎng)原始參數(shù)，包括設(shè)備組成及其運(yùn)行參數(shù)，輸入混合儲能設(shè)備的初始儲能狀態(tài)、風(fēng)光負(fù)荷預(yù)測信息及電價(jià)，輸入實(shí)時(shí)功率波動的懲罰成本系數(shù)，輸入日前優(yōu)化、日內(nèi)滾動優(yōu)化和實(shí)時(shí)調(diào)度的預(yù)測時(shí)域和控制時(shí)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(shí)段的調(diào)度控制，超級電容器僅在實(shí)時(shí)調(diào)度用來平抑風(fēng)光誤差，保持調(diào)度計(jì)劃不發(fā)生大的改變；

(3)構(gòu)建熱電聯(lián)供微網(wǎng)日前優(yōu)化階段和日內(nèi)滾動優(yōu)化階段以系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)的調(diào)度模型，實(shí)時(shí)優(yōu)化階段以功率波動懲罰成本最小為目標(biāo)函數(shù)的調(diào)度模型；

(4)建立熱電聯(lián)供微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行約束，包括電負(fù)荷平衡約束、熱負(fù)荷平衡約束、各類設(shè)備的運(yùn)行約束；

(5)依據(jù)步驟(2)(3)(4)建立的調(diào)度模型，采用日前優(yōu)化-日內(nèi)滾動優(yōu)化-實(shí)時(shí)優(yōu)化的調(diào)度方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，基于改進(jìn)螢火蟲算法對模型進(jìn)行求解；

(6)輸出當(dāng)前控制時(shí)域的調(diào)度計(jì)劃，并進(jìn)行下一輪的滾動優(yōu)化。

作為優(yōu)選，所述的步驟(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(huán)壽命與蓄電池的放電深度關(guān)系可以由擬合曲線表示：

從狀態(tài)轉(zhuǎn)換開始至t時(shí)刻所積蓄的能量：

則t時(shí)刻的放電深度可表示為: