[发明专利]一种多时间尺度滚动优化微电网能量优化管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源发电和智能电网的技术领域，尤其是一种考虑需求响应的多时间尺度滚动优化微电网能量优化管理方法。

背景技术

随着可再生能源渗透率的逐渐提高，分布式发电逐渐在各国兴起，然而分布式发电具有分散性，不易管理，因此就有了微电网的出现。微电网是一种由分布式电源如光电、风电、微型燃气轮机，储能系统，及负荷组成的小型电网。各种分布式电源有着各自运行的优缺点，尤其可再生能源供电的间歇性，需要微电网能量优化管理系统对各种分布式电源进行协调优化，以确保微电网系统可以经济、安全、可靠的运行。

对于微电网的能量优化管理现在有很多研究，但现有研究存在对微网结构考虑不全面、对可再生能源发电约束考虑不周、对运行费用考虑不全等问题。有关学者提出考虑需求侧的微电网能量优化管理的方法，但只考虑了两种负荷，分别为可控和不可控负荷，而没有对可控负荷进行细致划分，没有考虑到有些负荷只能平移不能直接削减功率。也没有考虑有些负荷一旦开始即不能停止的约束。有关学者提出了多时间尺度的优化方法，但只一再划分时间尺度，分为日前、日内、实时三个时段，而没有处理超前下发的可控分布式电源出力与实际有功出力之间存在着偏差的问题。因此，亟待提出一种对各分布式电源及负荷性能、种类考虑周全，且能有效处理超前下发可控分布式电源出力与实际有功出力间偏差问题的优化方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种全面考虑各分布式电源约束限制、各种负荷特性以确保微电网安全稳定运行、同时兼顾功率损耗，以使微电网运行可以达到经济性的目的、尽可能消除超前下发可控分布式电源出力与实际有功出力偏差的多时间尺度滚动优化微电网能量优化管理方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述优化方法的具体构建步骤如下：

步骤1，长时间尺度优化按小时分段，将一天分为24个时段；

步骤2，建立各分布式电源及负荷的数学模型；

步骤3，建立微电网能量优化管理日内优化数学模型；

步骤4，运用粒子群优化算法求解步骤2、3中数学模型式，得到可控分布式电源有功出力P_DGg(t)、与大电网交互功率P_grid(t)、储能出力P_bat(t)及可切负荷功率切除率ρ_cli(t)及可调负荷运行状态δ_alj(t)计划值；

步骤5，实时优化以15分钟为时间间隔，将一天划分为96个时段；

步骤6，建立实时优化数学模型；

步骤7，求解步骤6中的实时优化数学模型式，预测各分布式电源有功出力，与大电网交互功率及可切分布式电源的功率调整量；

步骤8，将预测到的各分布式电源有功出力，与大电网交互功率及可切分布式电源的功率调整量与实际的测量值进行比较，构成带有反馈的闭环控制系统；

步骤9，输出各分布式电源有功出力，与大电网交互功率及可切分布式电源的功率调整量的最优结果。

进一步的，步骤2中建立的各分布式电源及负荷的数学模型如下：

步骤2.1：可控分布式电源的数学模型

对于可控分布式电源而言，其运行成本主要是运行维护费用和燃料费用，运行成本函数如式(1)：

C_DGg(t)＝a[P_DGg(t)]²+bP_DGg(t)+cδ_DGg(t) (1)

式中，a,b,c为运行成本函数的二次项、一次项和常数项系数，δ_DGg(t)为分布式电源的起停状态变量；而对可控分布式电源的约束主要考虑输出功率约束、运行爬坡率约束、最小运行时间和最小停止时间约束。

|P_DGg(t)-P_DGg(t-1)|≤ΔP_DGg (4)

式(2)表示分布式电源的有功和无功功率与线路阻抗及节点电压的关系；

式(3)为分布式电源的输出功率约束，可控分布式电源须在一定范围内运行；式(4)为运行爬坡率约束，ΔP_DGg为分布式电源在Δt时间内的功率变化；

式(5)为可控分布式电源的最小运行时间约束和最小停机时间约束，τ₁和τ₂分别为分布式电源最小运行时间和最小停机时间约束的辅助变量。

步骤2.2：微电网与大电网交互模型