一種微電網(wǎng)儲能裕度的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)儲能裕度檢測方法，其特點是根據(jù)引入儲能設(shè)備前后，微電網(wǎng)所能承載負(fù)荷的能力的變化，對微電網(wǎng)儲能裕度進行檢測或是計算微電網(wǎng)要達到某一儲能裕度時，所需的儲能裝置的最小容量。不投入儲能設(shè)備，建立基于成本目標(biāo)、可再生能源波動抑制目標(biāo)和功率需求匹配目標(biāo)的模型，將非間歇性微電源作為決策變量帶入，采用粒子群算法對模型求解，記錄所求得的非間歇性微電源的出力和單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本。投入儲能設(shè)備，將非間歇性微電源和儲能設(shè)備出力作為決策變量帶入模型并采用粒子群算法求解，記錄此時所的儲能設(shè)備的出力和單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本。采用二分法，不斷調(diào)整投入儲能設(shè)備后微電網(wǎng)的負(fù)荷水平，直到達到終止條件。
【專利說明】-種微電網(wǎng)儲能裕度的檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)儲能裕度的檢測方法。具體地說，本發(fā)明是針對含多種微 電源、負(fù)荷以及儲能裝置的微電網(wǎng)，建立基于成本目標(biāo)、可再生能源波動抑制目標(biāo)、功率需 求匹配目標(biāo)的微電網(wǎng)儲能裕度檢測模型。屬于微電網(wǎng)與儲能【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)是由微電源、儲能設(shè)備、負(fù)荷和控制裝置共同構(gòu)成的一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它 能夠充分促進分布式電源與再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負(fù)荷多種能源形式的高可靠供 給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)和智能電網(wǎng)的一個重要形式。微電網(wǎng)通常包含一定比例的風(fēng)力發(fā) 電和光伏發(fā)電，由于出力受微電源安置地的自然資源的影響，具有波動性和間歇性。因此， 通常微電網(wǎng)會配置一定容量的儲能，實現(xiàn)內(nèi)部功率的瞬時平衡，提高電能質(zhì)量、供電可靠性 和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0003] 針對微電網(wǎng)儲能裝置的容量進行優(yōu)化配置，常見的優(yōu)化模型有：考慮了風(fēng)力 發(fā)電和光伏發(fā)電的不確定性，以系統(tǒng)全年總運行費用最低為目標(biāo)建立的優(yōu)化配置模型， 楊捃等.針對獨立風(fēng)光發(fā)電中混合儲能容量優(yōu)化配置研究[J].電力系統(tǒng)保護與控 制，2013, 04:38-44 ;以裝置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源輸出功率平滑度最好建 立的復(fù)合儲能多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，譚興國等.微電網(wǎng)復(fù)合儲能多目標(biāo)優(yōu)化配置方法及評 價指標(biāo)[J].電力系統(tǒng)自動化，2014, 08:7-14。然而傳統(tǒng)的研究主要考慮優(yōu)化配置儲能裝置 的容量，對微電網(wǎng)儲能裕度檢測涉及較少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種微電網(wǎng)儲能裕度的檢測方法，根據(jù) 引入儲能設(shè)備前后，微電網(wǎng)所能承載負(fù)荷的能力的變化，對微電網(wǎng)儲能裕度進行檢測或計 算微電網(wǎng)要達到某一儲能裕度時，所需的儲能裝置的最小容量。其特點是首先，不投入儲能 設(shè)備，建立基于成本目標(biāo)、可再生能源波動抑制目標(biāo)和功率需求匹配目標(biāo)的微電網(wǎng)經(jīng)濟運 行優(yōu)化模型，將微電網(wǎng)內(nèi)的非間歇性微電源（如微型燃?xì)廨啓C等）作為決策變量帶入，采用 粒子群算法對運行優(yōu)化模型進行求解，記錄所求得的微電網(wǎng)非間歇性微電源的出力和單位 發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本。然后，投入儲能設(shè)備，將非間歇性微電源和儲能設(shè)備出力作為 決策變量帶入微電網(wǎng)經(jīng)濟運行優(yōu)化模型并采用粒子群算法進行求解，記錄此時所求得的微 電網(wǎng)儲能設(shè)備的出力和單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本。采用二分法，不斷調(diào)整投入儲能 設(shè)備后微電網(wǎng)的負(fù)荷水平，直到達到終止條件（即投入儲能設(shè)備前后單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng) 的綜合成本之差的絕對值小于設(shè)定值），從而檢測出微電網(wǎng)某運行方式下的儲能裕度，即在 維持系統(tǒng)評價指標(biāo)不變的前提下，系統(tǒng)新增的可承載負(fù)荷的能力為微電網(wǎng)的儲能裕度。
[0005] 本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)
[0006] 儲能裕度檢測算法分為兩部分：一是以裝置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源 輸出功率平滑度為目標(biāo)函數(shù)，計算微電網(wǎng)的單位發(fā)電負(fù)荷的綜合成本；二是通過不斷調(diào)整 投入儲能后微電網(wǎng)的負(fù)荷水平，使得投入儲能設(shè)備前后，微電網(wǎng)的單位發(fā)電負(fù)荷的綜合成 本相等。此時，系統(tǒng)新增的承載負(fù)荷的能力即為微電網(wǎng)的儲能裕度。
[0007] 微電網(wǎng)的儲能裕度檢測方法包括以下步驟：
[0008] 1)儲能裕度檢測模型
[0009] 本發(fā)明建立了含有風(fēng)力發(fā)電機、光伏電池、微型燃?xì)廨啓C等多種微電源、負(fù)荷及儲 能設(shè)備的微電網(wǎng)儲能裕度檢測模型；考慮了成本目標(biāo)、可再生能源波動抑制目標(biāo)、功率需求 匹配目標(biāo)在內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)，考慮了微電網(wǎng)系統(tǒng)中的功率平衡、各個微電源容量限制、微型燃 氣輪機爬坡率、聯(lián)絡(luò)線傳輸功率、蓄電池容量和蓄電池充放電各類約束。
[0010] 其目標(biāo)函數(shù)為：
[0011] minf = f1+f2+f3 (1)
[0012] 其中

【權(quán)利要求】
1. 一種微電網(wǎng)儲能裕度的檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 1)儲能裕度的檢測目標(biāo)函數(shù) 本發(fā)明建立了含有風(fēng)力發(fā)電機、光伏電池、微型燃?xì)廨啓C等多種微電源、負(fù)荷及儲能設(shè) 備的微電網(wǎng)儲能裕度檢測模型；考慮了成本目標(biāo)、可再生能源波動抑制目標(biāo)、功率需求匹配 目標(biāo)在內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)，考慮了微電網(wǎng)系統(tǒng)中的功率平衡、各個微電源容量限制、微型燃?xì)廨?機爬坡率、聯(lián)絡(luò)線傳輸功率、蓄電池容量和蓄電池充放電各類約束；
式中，fi、f2、&分別為成本目標(biāo)、可再生能源波動抑制目標(biāo)、功率需求匹配目標(biāo)，α1、 α 2分別為各個時刻分布式電源的波動之和與功率需求不匹配之和，Cf (t)、CDP(t)、Cjt)、 Ce(t)分別為t時刻各微電源的燃料成本、投資折舊成本、運行維護成本、排污處理成本； Cgu、PgM分別為微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的交互成本與交換功率；Cpmish為不滿足負(fù)荷需求所引入 的懲罰函數(shù)；E(t)為t時刻的實時購售電價；(；0、匕、1'、1^、1( ()^、￥#^^分別為單位容量的 微電源的安裝成本、容量因素、年利率、投資償還期、單位電量運行維護成本系數(shù)、污染物的 環(huán)境價值和污染物的排放量； 其約束條件為： A、功率平衡約束
式中，PlMd為系統(tǒng)總的負(fù)荷，PgM為微電網(wǎng)與配網(wǎng)的交換功率，Pmu為各微電源的出力； Β、微電源有功出力約束 Pi,min ^ Pi ^ Pi,max (13) C、 微型燃?xì)廨啓C爬坡率約束 增加出力時為： Pmt (t)-Pmt (t-1) ^ Rup (14) 減少出力時為： Pmt (t-1)-Pmt (t) < Rdown (15) D、 微電網(wǎng)與配電網(wǎng)交換功率約束 P << P << p (? E、 蓄電池運行約束 PsB,min ^ P ^ PsB, max (17) SOCmin 彡 SOC 彡 SOCmax (18) 對微電網(wǎng)中的風(fēng)、光等出力按照分布式電源模型進行求解，將求得的風(fēng)、光出力以及負(fù) 荷作為已知量代入粒子群算法中；將其它微電源作為未知量，進行編碼操作，生成初始種 群，分別求取出投入與未投入單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本，采用二分法，不斷調(diào)整投入 儲能設(shè)備后微電網(wǎng)的負(fù)荷水平，直到達到終止條件（即投入儲能設(shè)備前后單位發(fā)電負(fù)荷的 綜合成本之差的絕對值小于設(shè)定值），從而求得微電網(wǎng)某運行方式下的儲能裕度，即在維持 單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本不變的前提下，新增的可承載負(fù)荷的能力即為微電網(wǎng)的儲 能裕度； 2)儲能裕度的檢測算法 A、 對微電網(wǎng)儲能檢測模型中的各微電源、負(fù)荷參數(shù)、目標(biāo)函數(shù)參數(shù)以及約束條件參數(shù) 進行設(shè)置，對粒子群算法中的控制參數(shù)進行設(shè)置，其中包括仿真代數(shù)、粒子規(guī)模、學(xué)習(xí)因子 和慣性權(quán)重等； B、 不投入儲能設(shè)備，對微電網(wǎng)中的非間歇性微電源出力進行編碼，隨機生成初始種群， 通過解碼，將個體代入適應(yīng)度函數(shù)中，對個體進行適應(yīng)度值評價，選出種群中的最優(yōu)個體； C、 對種群進行位置和速度行進更新，同時在操作過程中采用最優(yōu)保留政策，生成新的 子代種群； D、 新生成種群重新計算群體中各個體的適應(yīng)度值，進入判別條件，滿足條件的個體作 為最優(yōu)解輸出，不滿足條件則返回步驟C ; E、 輸出的最優(yōu)解即為未投入儲能設(shè)備的一天24小時非間歇性微電源和單位發(fā)電負(fù)荷 所對應(yīng)的綜合成本。 F、 投入儲能設(shè)備，對微電網(wǎng)中的儲能設(shè)備和非間歇性微電源的出力進行編碼，隨機生 成初始種群，通過解碼，將個體代入適應(yīng)度函數(shù)中，對個體進行適應(yīng)度值評價，選出種群中 的最優(yōu)個體； G、 對種群進行位置和速度行進更新，同時在操作過程中采用最優(yōu)保留政策，生成新的 子代種群； H、 新生成種群重新計算群體中各個體的適應(yīng)度值，進入判別條件，滿足條件的個體作 為最優(yōu)解輸出，不滿足條件則返回步驟G ; I、 輸出的最優(yōu)解即為投入儲能設(shè)備的一天24小時非間歇性微電源和儲能設(shè)備的出力 和單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本； J、 將投入儲能裝置前后的單位發(fā)電負(fù)荷所對應(yīng)的綜合成本作差； K、 進入判別條件，滿足條件轉(zhuǎn)到步驟M，不滿足條件則轉(zhuǎn)到步驟L ; L、 采用二分法，不斷調(diào)整投入儲能設(shè)備后微電網(wǎng)的負(fù)荷水平； M、 最終輸出結(jié)構(gòu)為即在維持系統(tǒng)評價指標(biāo)不變的前提下，由于儲能設(shè)備的投入，微電 網(wǎng)新增的可承載負(fù)荷的能力，即為儲能裕度。
【文檔編號】G06Q50/06GK104392394SQ201410673998
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】劉天琪, 胡曉通, 李興源, 時珊珊, 劉舒, 柳勁松, 張程翔, 周宜廣 申請人:四川大學(xué), 國網(wǎng)上海市電力公司