[发明专利]一种联合储能容量配置与优化运行的微网能量配置方法

说明书

一种联合储能投资与运行的微网能量管理策略，该策略实现储能装置在微网建设中的合理投资和运行。首先，考虑到储能容量在微网投资与运行问题中是一个耦合变量，以储能年投资和微网日运行的两个时间尺度，作为两阶段优化问题求解；其次，考虑到Operator与用户间存在电价与负载消耗的信息交互关系，提出一个两层的分布式迭代算法，优化求解最优的实时电价和最优用户消耗；最后，根据所求的微网运行成本解耦求解储能单元的最优整数解，从而实现储能装置的最优投资与微网运行的经济性，且同样适用于微网中其他分布式单元的投资与运行优化问题。

技术领域

本发明涉及微网社区建设中一种对分布式单元的优化运行配置方法，尤其针对含有随机性发电单元的微网系统，提高储能装置在微网运行中的使用效率和使用寿命，以及减少微网社区不必要的初始容量投资。

背景技术

微网主要为小型的本地社区提供必要的电能，是一个由模块化的分布式发电单元(新能源发电、燃料电池等)和各类用户负荷组成的可控发电系统。微网系统中各分布式发电单元的发电特性各不相同，加上需求侧各类用电负荷的不同供电电能质量要求，如何实时协调各类分布式电源的功率输出和实现各类用户负荷的调度，以及实现微网社区的长期稳定、经济可靠运行，其中微网能量管理技术是关键。因此，探究新型的控制方法和调度模式对提高微网系统内部的能量管理和微网在现代电力系统中应用及推广是十分迫切和有意义的。

新能源发电的波动性和随机性在一定程度上限制了微网系统对新能源的大规模消纳。储能装置的充放电惯性较小，既可以通过充电的形式储存多余的新能源，又可以通过放电的形式缓解用电高峰期的供电压力，同时，储能利用供电时间差实现套利。因此，储能装置的接入可以很好的解决新能源大规模接入微网的问题。但是，高昂的成本阻碍了储能在微网系统中的使用，这促使了很多学者研究微网系统中的储能容量投资和经济运行。目前针对储能的研究主要集中于两个方面：一是优化储能的充放电模型和充放电方法，以便于协调新能源功率输出；二是优化储能容量，减少微网的投资建设成本。以上研究一定程度上提高了微网运行的经济性，却也忽略了储能容量与微网运行之间的耦合关系，储能容量直接影响了微网的投资成本，但是储能容量的大小又间接影响了微网的运行成本的多少，因此有必要提出一套理论框架联合优化储能运行与投资的组合问题。

由于微网系统中接入了智能用户，根据用户负荷的不同供电特性，采用需求侧响应机制降低需求侧的用电成本。需求侧响应常用的方法：一方面通过电价的激励，提高用户参与微网能量管理的积极性，另一方面对用户负荷供电要求进行建模，提高供电负荷的供电满意度。另外，微网中不同类型的用户对电能的供电质量要求、电能支付能力也不相同，因此，各类用户对需求侧响应的应激性也不尽相同，这点需要在微网能量调度的策略上有所体现。

因此，开发一种服务于微网社区的经济优化运行方法，对减少微网系统对储能设备的投资、提高新能源的利用率、降低分布式单元的发电成本，以及降低多类智能用户的供电成本具有重要的理论和实践意义。

发明内容

本发明提供了一种以Operator为优化决策者的两层模型，按储能的长期容量投资与短期运行两个时间尺度，分别优化决策储能最优容量配置、最优的实时电价和最优的用户负荷消耗，目的是提高微网运行的经济性和可靠性。在下层优化问题中，提出了一种分布式迭代算法，Operator实时更新电价以激励用户改变原有的负载消耗，降低了微网的日常发电成本和用户的用电成本。在上层优化问题中，Operator根据下层的最优运行结果，在年投资时间尺度上决策出储能的最优容量，使得微网的联合投资与运行成本最低。从而实现联合储能容量配置与优化运行的微能量配置方法。

本发明的具体技术方案是；

1.一种联合储能容量配置与优化运行的微能量配置方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

①初始化微网系统容量配置与优化运行的技术参数：储能装置的投资年限、单位成本价格、充放电效率、充放电成本系数、荷电状态信息、电网发电机组的发电成本系数，以及两类用户的不舒适度成本系数、切负荷补偿成本系数和供电区间的划分；