[發(fā)明專利]一種基于自適應(yīng)控制的微網(wǎng)能量?jī)?yōu)化調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010907625.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN112003330B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙力航;楊敏;常偉光;楊強(qiáng);董偉;汪洋葉;陳新琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江浙能技術(shù)研究院有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/46
• 分類號(hào): H02J3/46;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種基于自適應(yīng)控制的微網(wǎng)能量?jī)?yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取隨機(jī)線性控制系統(tǒng)；

S1.1、將隨機(jī)線性控制系統(tǒng)表述為：

x_k+1＝(f+Δf)(x_k,u_k,h_k,ω_k)

上式中，x_k+1表示隨機(jī)線性控制系統(tǒng)的下一階段系統(tǒng)狀態(tài)，x_k和u_k分別表示系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)輸入，f和Δf分別表示隨機(jī)線性控制系統(tǒng)的確定性部分和隨機(jī)性部分，h_k為確定性干擾，ω_k為隨機(jī)性干擾；

S1.2、定義隨機(jī)線性控制系統(tǒng)的隨機(jī)性部分：

s.t.x_k+1＝Ax_k+Bu_k+Gω_k

P[h(x_k,ω,v)≤1]≥1-ε

上式中，表示目標(biāo)函數(shù)的期望值；x_k和u_k分別表示系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)輸入；ω_k為隨機(jī)性干擾；A、B和G均表示隨機(jī)線性控制系統(tǒng)的模型參數(shù)；表示約束的誤差部分，h(x_k,ω,v)表示x_k狀態(tài)下的確定性干擾；ε表示預(yù)設(shè)的閾值；P^nom(t)表示t時(shí)刻功率值；P^lim(t)表示t時(shí)刻功率上限值；是時(shí)變參量；

S2、根據(jù)步驟S1獲取的隨機(jī)線性控制系統(tǒng)構(gòu)建自適應(yīng)微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型；

S3、對(duì)步驟S2構(gòu)建的自適應(yīng)微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行MPC優(yōu)化調(diào)度；

S3.1、引入0～1內(nèi)的輔助變量I_ch和I_disch以及連續(xù)變量X_ch和X_disch來表示儲(chǔ)能電池SOC狀態(tài)和充放電狀態(tài)，在預(yù)測(cè)時(shí)域i＝1,…,T內(nèi)，儲(chǔ)能電池充放電模型為：

P_s(t+i|t)＝X_ch(t+i|t)P_s-max+X_disch(t+i|t)P_s-min,i＝1,…,T

X_ch(t+i|t)≤I_ch(t+i|t),i＝1,…,T

X_disch(t+i|t)≤I_disch(t+i|t),i＝1,…,T

I_ch(t+i|t)+I_disch(t+i|t)≤1,i＝1,…,T

上式中，I_ch和I_disch均為0～1內(nèi)的輔助變量；X_ch和X_disch為連續(xù)變量，T表示預(yù)設(shè)的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度；P_s-min表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的下限，P_s-max表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的上限；η_ch表示充電效率；η_disch表示放電效率；C_s表示電池容量；P_s(t+i|t)表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；

S3.2、通過對(duì)控制量的約束條件進(jìn)行松弛化處理，并不斷更新調(diào)整控制量的約束條件，不斷修正控制目標(biāo)直至逼近期望結(jié)果；

S3.2.1、對(duì)控制量的約束條件進(jìn)行松弛化處理：

s.t.P_Grid+P_con+P_RES＝P_s+P_L

P^nom(t)≤P^lim(t)-h_t,j

上式中，c_con表示機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用系數(shù)；P_con表示可控發(fā)電機(jī)組出力的預(yù)測(cè)值；c_Grid表示電能交互價(jià)格；P_Grid表示微網(wǎng)與外部電網(wǎng)交互功率的預(yù)測(cè)值；P_RES表示預(yù)測(cè)的可再生能源的隨機(jī)出力；P_s表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率，P_L表示預(yù)測(cè)的用戶負(fù)荷；P^nom(t)表示t時(shí)刻功率值；P^lim(t)表示t時(shí)刻功率上限值；h_t,j為自適應(yīng)調(diào)整函數(shù)；T表示預(yù)設(shè)的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度；

S3.2.2、在滾動(dòng)優(yōu)化的過程中不斷統(tǒng)計(jì)微網(wǎng)儲(chǔ)能的機(jī)會(huì)約束在每個(gè)時(shí)刻實(shí)際違反約束情況的頻數(shù)，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的頻率；時(shí)間t內(nèi)自適應(yīng)微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型實(shí)際約束違反的概率為：

上式中，V(i)表示每個(gè)時(shí)刻約束違反的狀態(tài)量，當(dāng)微網(wǎng)儲(chǔ)能的機(jī)會(huì)約束打破工作限制的時(shí)候，V(i)為1，反之V(i)為0；P_s表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；P_s-min表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的下限，P_s-max表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的上限；SOC(t)表示電池的荷電狀態(tài)，SOC_min和SOC_max分別表示電池所允許荷電狀態(tài)的最大值和最小值；

S3.2.3、自適應(yīng)調(diào)整函數(shù)h_t,j在滾動(dòng)優(yōu)化過程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)約束違反情況進(jìn)行迭代更新：

上式中，h_t,j為自適應(yīng)調(diào)整函數(shù)；γ₁和γ₂分別表示自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，α∈[0,1]是允許約束違反的參數(shù)值；

S3.2.4、根據(jù)儲(chǔ)能電池的約束，在優(yōu)化過程中不斷調(diào)整儲(chǔ)能電池的充放電功率和電池SOC；所述儲(chǔ)能電池的約束為：

P_s(t+i|t)≤P_s-max-h_t,1,i＝1,…,T

-P_s(t+i|t)≤-P_s-min-h_t,2,i＝1,…,T

SOC(t+i|t)≤SOC_max-h_t,3,i＝1,…,T

-SOC(t+i|t)≤-SOC_min-h_t,4,i＝1,…,T

上式中，h_t,j(j＝1,…,4)為收縮/松弛因子；T表示預(yù)設(shè)的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度；P_s(t+i|t)表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；P_s-min表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的下限，P_s-max表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的上限；SOC(t+i|t)表示電池的荷電狀態(tài)，SOC_min和SOC_max分別表示電池所允許荷電狀態(tài)的最大值和最小值；

將儲(chǔ)能電池的約束修正為：

-SOC(t+i|t)≤min(-SOC_min-h_t,4,-SOC),i＝1,…,T

上式中，P_s(t+i|t)表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；P_s-min表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的下限，P_s-max表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率的上限；SOC(t+i|t)表示電池的荷電狀態(tài)，SOC_min和SOC_max分別表示電池所允許荷電狀態(tài)的最大值和最小值；儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)上下限約束分別為和SOC；功率輸出的上下限約束分別為和P_s；h_t,j(j＝1,…,4)為收縮/松弛因子；T表示預(yù)設(shè)的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度；

S4、獲取自適應(yīng)微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件；所述約束條件包括：功率平衡約束條件、機(jī)組出力約束條件、購(gòu)電約束條件、爬坡約束條件和電池SOC約束條件；

S5、求解滿足步驟S4中約束條件的自適應(yīng)微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型。