[发明专利]考虑不确定性和需求响应的独立微网容量优化配置方法

说明书

本发明是一种考虑不确定性和需求响应的独立微网容量优化配置方法，其特点是，包括以下步骤：首先，给出含热泵储电的独立微网基本结构图，并说明热泵储电的工作原理；其次，为表示源荷不确定性对独立微网运行成本的影响，基于鲁棒优化思想建立保守度可调的不确定场景集；然后，构建独立微网双层鲁棒优化配置模型，外层优化模型以总成本等年值最低为目标对风电机组、光伏阵列、柴油发电机和热泵储电的容量进行配置优化，内层优化模型在建立的不确定场景集的基础上考虑需求响应，以系统年运行成本最低为目标进行运行优化；最后，以内嵌混合整数线性规划的遗传算法对模型进行求解。具有考虑要素全面、模型层次清晰明了、计算效率高的优点。

技术领域

本发明涉及独立微网的规划设计领域，是一种考虑不确定性和需求响应的独立微网容量优化配置方法。

背景技术

独立微网是一种包含分布式电源、负荷和储能的不和主网相连的小型电力系统，因其具有完备的发电和配电功能，已逐渐成为解决偏远地区供电问题的关键技术。但由于风电和光伏出力受天气影响具有明显的间歇性和波动性，负荷由于各种不确定因素的影响也无法精确预测，因此在进行微网优化配置时考虑源荷不确定性(风光出力不确定性和负荷不确定性)的影响，得到的配置结果将更好地适应未来实际运行场景。其次，在进行优化配置时，在微网优化配置模型中考虑需求响应(demandresponse，DR)，发挥可时移负荷的可时移潜能，能减少建设独立微网所需的储能容量，从而能进一步降低微网投资成本。再者，由于微网高昂的投资建设成本，特别是作为独立微网重要组成部分之一的储能装置价格十分昂贵，值得关注的是一种新型储能技术—热泵储电的出现为解决储能成本过高的问题提供了新思路，与抽水蓄能和压缩空气储能相比，热泵储电有着更高的能量密度由此降低了单位容量成本，而且其基本不受地理条件限制。

综上，本发明提出一种考虑不确定性和需求响应的独立微网容量优化配置方法。首先，建立含有热泵储电的独立微网基本结构，着重对热泵储电的运行原理加以说明，并给出其简化数学模型。其次，构建计及源荷不确定性的微网鲁棒运行场景，为下一步优化配置模型的建立奠定基础。然后，建立微网双层优化配置模型，外层模型以总成本等年值最低为目标优化各设备数量或容量，内层模型计及源荷不确定性和激励型需求响应，以系统年运行成本最低为目标优化各运行变量。最后通过实例说明了本发明所提方法的合理性和有效性。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，建立一种科学合理，适用性强，效果佳，能够在满足可靠性要求、非可再生能源发电占比要求和可再生能源渗透率要求的前提下，投资成本等年值最优的独立微网容量优化配置方法。

实现本发明的目的采用的技术方案是，一种考虑不确定性和需求响应的独立微网容量优化配置方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)给出含热泵储电的独立微网基本结构

独立微网包含风电机组(windturbine，WT)、光伏阵列(photovoltaiccell，PV)、柴油发电机(dieselgenerator，DEG)、负荷和热泵储电(pumpedheatelectricitystorage，PHES)系统，其中所述风电机组和光伏阵列通过不同类型变流器连接到交流母线上；负荷考虑刚性和可时移两种类型负荷；

PHES系统包含蓄热装置、电热转换装置和工作流体(workingfluid，WF)，其中，所述蓄热装置包括一个蓄热罐和一个蓄冷罐，在蓄热罐和蓄冷罐内部均装有储热介质；电热转换装置包括一组共轴的压缩机和膨胀机、一组换热器及一组电动机和发电机；

PHES系统的简化数学模型参考电池储能的数学模型建立式(1)：