本發(fā)明涉及電氣信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微電網(wǎng)變時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源危機(jī)日益嚴(yán)重，開發(fā)可再生能源及構(gòu)建能源可持續(xù)戰(zhàn)略已迫在眉睫。微網(wǎng)作為一種整合分布式電源(distributedgeneration，dg)、儲能裝置以及區(qū)域負(fù)荷的一種有效載體，由于其具有能源利用率高、靈活性好等特點(diǎn)，正受到越來越廣泛的應(yīng)用。

對于傳統(tǒng)調(diào)度而言，由于常規(guī)機(jī)組的可控性，所以只需對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，隨著光伏(photovoltaicpower，pv)作為不可控分布式電源接入微網(wǎng)容量不斷增加，由于其自身發(fā)電所具有的波動(dòng)性和隨機(jī)性，需要對pv發(fā)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)測，但目前對pv的預(yù)測算法很難達(dá)到負(fù)荷預(yù)測的精度，目前負(fù)荷的小時(shí)預(yù)測準(zhǔn)確率可達(dá)到97％，而光伏發(fā)電預(yù)測的小時(shí)誤差率可達(dá)到±20％。研究表明，對于不可控分布式電源預(yù)測的提前時(shí)間越短，預(yù)測誤差越小。清華大學(xué)張伯明教授提出增加調(diào)度時(shí)間窗口的方法來解決這個(gè)問題，將時(shí)間維劃分為秒級、5～15min級、30～60min級、日級4個(gè)等級，通過制定精度更高的小時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃來滾動(dòng)修正上一時(shí)間尺度調(diào)度的偏差，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，在此基礎(chǔ)上，為了保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，通過建立了考慮風(fēng)電隨機(jī)性的微網(wǎng)多時(shí)間尺度能量優(yōu)化調(diào)度模型，在實(shí)時(shí)運(yùn)行調(diào)度環(huán)節(jié)，利用響應(yīng)速度較快的可控負(fù)荷消納風(fēng)電出力波動(dòng)，許多研究采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃建立動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，通過建立調(diào)度時(shí)段間的內(nèi)在聯(lián)系來解決不確定性因素所帶來的系統(tǒng)安全問題。

以上研究均是通過建立長短不同時(shí)間維度的多時(shí)間尺度調(diào)度來解決不確定性的，但對于多時(shí)間尺度之間協(xié)調(diào)變化規(guī)律卻體現(xiàn)的較少。對于多時(shí)間尺度調(diào)度系統(tǒng)，若pv預(yù)測值波動(dòng)不大而調(diào)度時(shí)間尺度過短時(shí)，則勢必會(huì)增加系統(tǒng)預(yù)測和運(yùn)行成本；若pv預(yù)測值波動(dòng)較大而調(diào)度時(shí)間尺度過長時(shí)，則pv的隨機(jī)性可能會(huì)影響系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。因此，只有在多時(shí)間尺度的基礎(chǔ)之上動(dòng)態(tài)的改變時(shí)間尺度的大小才更加符合實(shí)際情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種通過pv預(yù)測的相對誤差與量化后的安全性指標(biāo)和充裕性指標(biāo)比較，實(shí)現(xiàn)對多時(shí)間尺度調(diào)度系統(tǒng)的處理的微電網(wǎng)變時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：微電網(wǎng)變時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度方法包括下述步驟：

(1)對日前一天t時(shí)段微電網(wǎng)的負(fù)荷、光伏出力大小進(jìn)行預(yù)測，得到預(yù)測數(shù)據(jù)；

(2)在日前計(jì)劃層優(yōu)化調(diào)度模型中制定調(diào)度周期t的可控單元出力計(jì)劃和滿足系統(tǒng)約束的旋轉(zhuǎn)備用分配計(jì)劃；

(3)進(jìn)入日內(nèi)調(diào)度層優(yōu)化調(diào)度模型，將起始時(shí)刻假設(shè)為大時(shí)間尺度調(diào)度模式，判斷t時(shí)刻處于大時(shí)間尺度調(diào)度模式還是最小時(shí)間尺度調(diào)度模式，并對該模式下調(diào)度t+ti時(shí)段的光伏以及微電網(wǎng)負(fù)荷的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測；

(4)通過步驟(3)所得到的預(yù)測數(shù)據(jù)與光伏實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到光伏相對預(yù)測誤差

式中，為t+ti時(shí)刻對t時(shí)刻pv預(yù)測發(fā)電量；為t時(shí)刻pv實(shí)時(shí)發(fā)電量；

并計(jì)算t時(shí)刻的充裕性系數(shù)ζt和安全性系數(shù)δt，若處于最小時(shí)間尺度調(diào)度模式，轉(zhuǎn)向步驟(5)；若處于大時(shí)間尺度調(diào)度模式，則轉(zhuǎn)向步驟(6)；

(5)將t時(shí)刻充裕性系數(shù)ζt與光伏相對預(yù)測誤差比較，若充裕性系數(shù)ζt小于光伏相對預(yù)測誤差則滿足t時(shí)刻系統(tǒng)充裕性，調(diào)大時(shí)間尺度ti，并轉(zhuǎn)向步驟(3)；若充裕性系數(shù)ζt大于等于光伏相對預(yù)測誤差則不滿足系統(tǒng)充裕性，對其進(jìn)行懲罰并制定相應(yīng)的調(diào)度策略；

(6)將t時(shí)刻安全性系數(shù)δt與光伏相對預(yù)測誤差比較，若安全性系數(shù)δt大于光伏相對預(yù)測誤差則不滿足系統(tǒng)安全性，調(diào)小時(shí)間尺度ti，轉(zhuǎn)向步驟(3)；若安全性系數(shù)δt小于等于光伏相對預(yù)測誤差則滿足系統(tǒng)安全性，制定相應(yīng)的調(diào)度策略；

(7)記錄第t時(shí)刻的調(diào)度結(jié)果，輸出最優(yōu)的調(diào)度結(jié)果。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟(2)中日前計(jì)劃層優(yōu)化調(diào)度模型為：

日前計(jì)劃層目標(biāo)函數(shù)：

式中，為微網(wǎng)日前調(diào)度經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本；為微網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全成本；cbat為蓄電池運(yùn)行成本；

式中，為t時(shí)刻可控分布式電源機(jī)組i的維護(hù)成本；為t時(shí)刻微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換成本；為t時(shí)刻可控電源機(jī)組的能耗成本以及微型燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的能耗成本；為可控機(jī)組出力；com,i為第i臺可控分布式電源機(jī)組單位維護(hù)本；u^t為微網(wǎng)購售電狀態(tài)變量，為1時(shí)表示向配電網(wǎng)售電，為0時(shí)表示向配電網(wǎng)購電；分別為t時(shí)刻微網(wǎng)向配電網(wǎng)購售電電價(jià)；為t時(shí)刻聯(lián)絡(luò)線傳輸有功功率；為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)電壓偏離懲罰成本，為t時(shí)刻系統(tǒng)網(wǎng)損成本；α1為電壓偏離懲罰因子；為t時(shí)刻系統(tǒng)最低節(jié)點(diǎn)電壓；ve為系統(tǒng)額定節(jié)點(diǎn)電壓；α2為系統(tǒng)網(wǎng)損補(bǔ)償系數(shù)；為t時(shí)刻第nl條支路的網(wǎng)損值；nl為系統(tǒng)支路數(shù)；為t時(shí)刻蓄電池的維護(hù)成本；csoc為荷電狀態(tài)soc懲罰成本；α3為soc懲罰因子；ηc和ηd分別為蓄電池組的循環(huán)充、放電效率；為蓄電池放電功率，為蓄電池充電功率。

日前計(jì)劃層約束條件包括：

1)微網(wǎng)可控單元約束

微網(wǎng)可控單元包括可控分布式電源、蓄電池組，其約束包括出力約束、爬坡率約束以及蓄電池充放電約束和蓄電池soc值約束；

式中，分別為可控分布式電源機(jī)組i在t時(shí)刻出力上下限；分別為蓄電池組在t時(shí)刻出力上下限；ru,i和rd,i分別為可控分布式機(jī)組i向上和向下爬坡率；ru,bat和rd,bat分別為蓄電池的向上和向下爬坡率；socmax、socmin分別為蓄電池組剩余電量的上限、下限，分別取為0.2、0.8；soc^t和soc^t-1分別為第t、t-1時(shí)刻結(jié)束時(shí)蓄電池組剩余電量；ebat為蓄電池組額定容量；ηc和ηd為蓄電池的充、放電效率；

2)微網(wǎng)系統(tǒng)安全性約束

包括微網(wǎng)與配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率約束、功率平衡約束以及系統(tǒng)潮流約束

式中，分別為聯(lián)絡(luò)線傳輸功率上、下限；pgi,t、qgi,t分別為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i的機(jī)組可調(diào)有功功率和無功功率；vi,t為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值；pdi,t、qdi,t為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i的有功和無功負(fù)荷；θij,t為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i和j之間的相角差。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的日內(nèi)調(diào)度層優(yōu)化調(diào)度模型為：

日內(nèi)調(diào)度層目標(biāo)函數(shù)

微網(wǎng)日內(nèi)調(diào)度層以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本最低為目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)備用最大化利用，對目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生影響的因素有系統(tǒng)功率波動(dòng)懲罰成本和切負(fù)荷補(bǔ)償成本以及備用浪費(fèi)成本；

1)功率波動(dòng)懲罰成本

為了讓可控機(jī)組、蓄電池跟隨日前計(jì)劃層制定的運(yùn)行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)的對計(jì)劃出力進(jìn)行修正的目的，引入功率波動(dòng)懲罰成本以維持日內(nèi)調(diào)度層可控單元出力在一定范圍內(nèi)，功率波動(dòng)懲罰成本為

式中，α4為系統(tǒng)功率保持懲罰因子；分別為t時(shí)段日內(nèi)調(diào)度層的可控分布式電源機(jī)組i、蓄電池組bat、聯(lián)絡(luò)線出力功率；

2)切負(fù)荷補(bǔ)償成本

當(dāng)t時(shí)刻機(jī)組和蓄電池備用之和小于當(dāng)前時(shí)刻凈功率缺額時(shí)，并且系統(tǒng)已調(diào)至最小時(shí)間尺度調(diào)度，但仍然無法滿足安全性指標(biāo)則系統(tǒng)需要采取切負(fù)荷策略，并對所切負(fù)荷給予補(bǔ)償；

所述的切負(fù)荷策略為在t時(shí)刻根據(jù)失負(fù)荷期望要求按照比例切除負(fù)荷m的電量，t時(shí)刻負(fù)荷m切除的電量為

式中，為t時(shí)刻失負(fù)荷功率；

所述的t時(shí)刻失負(fù)荷功率為

當(dāng)采用切負(fù)荷策略時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)會(huì)對失負(fù)荷用戶進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，補(bǔ)償費(fèi)用為

式中，為t時(shí)刻負(fù)荷m的失負(fù)荷單位補(bǔ)償價(jià)格,為t時(shí)刻負(fù)荷m切除的電量；

3)備用浪費(fèi)懲罰成本

當(dāng)t時(shí)刻機(jī)組和蓄電池備用之和大于當(dāng)前時(shí)刻凈功率缺額時(shí)，并且系統(tǒng)已調(diào)至最大時(shí)間尺度，在滿足系統(tǒng)充裕性條件下多余的旋轉(zhuǎn)備用就是資源浪費(fèi)，需要對多余旋轉(zhuǎn)備用予以懲罰，懲罰成本表示為

式中，為t時(shí)刻備用浪費(fèi)懲罰價(jià)格；為t時(shí)刻多余備用單元容量；

所述的t時(shí)刻多余備用單元容量為

日內(nèi)調(diào)度層約束條件

日內(nèi)調(diào)度層包括可控單元出力約束、不同時(shí)間尺度爬坡率約束以及旋轉(zhuǎn)備用約束

1)可控單元出力約束

日內(nèi)調(diào)度層內(nèi)可控單元出力受不同時(shí)間尺度ti機(jī)組爬坡率、t時(shí)刻備用容量影響，日內(nèi)調(diào)度層內(nèi)可控單元出力上、下限為

式中，分別為t時(shí)刻可控分布式電源機(jī)組出力上、下限；分別為t時(shí)刻蓄電池組bat出力上、下限；

2)爬坡率約束

對于不同時(shí)間尺度，相應(yīng)的可控機(jī)組和蓄電池組的爬坡率是不同的，對于ti時(shí)段內(nèi)可控單元爬坡率約束表示為

式中，分別為t-ti時(shí)刻可控機(jī)組i和蓄電池組出力；

3)旋轉(zhuǎn)備用約束

系統(tǒng)t時(shí)刻能夠調(diào)用的旋轉(zhuǎn)備用為

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的安全性系數(shù)δt為

式中，為t時(shí)刻第m種失負(fù)荷期望，為日前預(yù)測的第m種負(fù)荷的最大值；

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的t時(shí)刻的充裕性系數(shù)ζt為

式中，為機(jī)組i在t時(shí)刻能夠提供的旋轉(zhuǎn)備用；為蓄電池在t時(shí)刻提供的備用；為t時(shí)刻不考慮聯(lián)絡(luò)線交換功率的凈功率缺額；rz為日前計(jì)劃總的備用，按傳統(tǒng)備用取為峰值負(fù)荷的5％～10％，本實(shí)施例取5％；

所述的機(jī)組i在t時(shí)刻能夠提供的旋轉(zhuǎn)備用

式中，ru,i、rd,i分別為可控機(jī)組向上和向下爬坡率；pg,i分別為t時(shí)刻機(jī)組i出力上、下限值；為t時(shí)刻機(jī)組i的出力值；ti為不同調(diào)度時(shí)間尺度窗口，其中，t1＝1min、t2＝5min、t3＝15min；

所述的蓄電池在t時(shí)刻提供的備用為

式中，ru,bat、rd,bat分別為蓄電池向上和向下爬坡率；分別為t時(shí)刻蓄電池出力上、下限值；為t時(shí)刻蓄電池的出力值；

所述的t時(shí)刻不考慮聯(lián)絡(luò)線交換功率的凈功率缺額為

式中，為t時(shí)刻pv出力值；為日前調(diào)度t時(shí)段平均網(wǎng)損功率。

采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明將傳統(tǒng)可靠性分為安全性和充裕性兩個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行量化，并將其轉(zhuǎn)化為改變時(shí)間尺度的約束判據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)光伏預(yù)測發(fā)電量波動(dòng)較小時(shí)，增大時(shí)間尺度以降低系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本；而當(dāng)pv預(yù)測發(fā)電量波動(dòng)較大時(shí)，減小時(shí)間尺度提高預(yù)測的精度以降低可中斷負(fù)荷的數(shù)量，保證系統(tǒng)安全性要求，建立了以系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小為日前優(yōu)化模型和日內(nèi)變時(shí)間尺度滾動(dòng)修正模型，本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為微網(wǎng)日前日內(nèi)變時(shí)間尺度協(xié)調(diào)調(diào)度模式流程圖；

圖2為安全性和充裕性指標(biāo)關(guān)系圖；

圖3為微網(wǎng)算例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為pv預(yù)測誤差及概率分布圖；

圖5為日前計(jì)劃層可控單元出力線性分布圖；

圖6為日內(nèi)調(diào)度層可控單元出力線性分布圖；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明微電網(wǎng)變時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度方法，包括下述步驟：

第一步：對日前一天t時(shí)段微電網(wǎng)的負(fù)荷、光伏出力大小進(jìn)行預(yù)測，得到預(yù)測數(shù)據(jù)；

第二步：在日前計(jì)劃層優(yōu)化調(diào)度模型中制定調(diào)度周期t的可控單元出力計(jì)劃和滿足系統(tǒng)約束的旋轉(zhuǎn)備用分配計(jì)劃；

上述日前計(jì)劃層優(yōu)化調(diào)度模型為：

日前計(jì)劃層目標(biāo)函數(shù)：

式中，為微網(wǎng)日前調(diào)度經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本；為微網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全成本；cbat為蓄電池運(yùn)行成本；

式中，為t時(shí)刻可控分布式電源機(jī)組i的維護(hù)成本；為t時(shí)刻微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換成本；為t時(shí)刻可控電源機(jī)組的能耗成本以及微型燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的能耗成本；為可控機(jī)組出力；com,i為第i臺可控分布式電源機(jī)組單位維護(hù)本；u^t為微網(wǎng)購售電狀態(tài)變量，為1時(shí)表示向配電網(wǎng)售電，為0時(shí)表示向配電網(wǎng)購電；分別為t時(shí)刻微網(wǎng)向配電網(wǎng)購售電電價(jià)；為t時(shí)刻聯(lián)絡(luò)線傳輸有功功率；為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)電壓偏離懲罰成本，為t時(shí)刻系統(tǒng)網(wǎng)損成本；α1為電壓偏離懲罰因子；為t時(shí)刻系統(tǒng)最低節(jié)點(diǎn)電壓；ve為系統(tǒng)額定節(jié)點(diǎn)電壓；α2為系統(tǒng)網(wǎng)損補(bǔ)償系數(shù)；為t時(shí)刻第nl條支路的網(wǎng)損值；nl為系統(tǒng)支路數(shù)；為t時(shí)刻蓄電池的維護(hù)成本；csoc為荷電狀態(tài)soc懲罰成本；α3為soc懲罰因子；ηc和ηd分別為蓄電池組的循環(huán)充、放電效率；為蓄電池放電功率，為蓄電池充電功率。

日前計(jì)劃層約束條件包括：

1)微網(wǎng)可控單元約束

微網(wǎng)可控單元包括可控分布式電源、蓄電池組，其約束包括出力約束、爬坡率約束以及蓄電池充放電約束和蓄電池soc值約束；

式中，分別為可控分布式電源機(jī)組i在t時(shí)刻出力上下限；分別為蓄電池組在t時(shí)刻出力上下限；ru,i和rd,i分別為可控分布式機(jī)組i向上和向下爬坡率；ru,bat和rd,bat分別為蓄電池的向上和向下爬坡率；socmax、socmin分別為蓄電池組剩余電量的上限、下限，分別取為0.2、0.8；soc^t和soc^t-1分別為第t、t-1時(shí)刻結(jié)束時(shí)蓄電池組剩余電量；ebat為蓄電池組額定容量；ηc和ηd為蓄電池的充、放電效率；

2)微網(wǎng)系統(tǒng)安全性約束

包括微網(wǎng)與配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率約束、功率平衡約束以及系統(tǒng)潮流約束

式中，pgrid、分別為聯(lián)絡(luò)線傳輸功率上、下限；pgi,t、qgi,t分別為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i的機(jī)組可調(diào)有功功率和無功功率；vi,t為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值；pdi,t、qdi,t為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i的有功和無功負(fù)荷；θij,t為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)i和j之間的相角差。

第三步：進(jìn)入日內(nèi)調(diào)度層優(yōu)化調(diào)度模型，將起始時(shí)刻假設(shè)為大時(shí)間尺度調(diào)度模式，判斷t時(shí)刻處于大時(shí)間尺度調(diào)度模式還是最小時(shí)間尺度調(diào)度模式，并對該模式下調(diào)度t+ti時(shí)段的光伏以及微電網(wǎng)負(fù)荷的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測；

上述的日內(nèi)調(diào)度層優(yōu)化調(diào)度模型為：

日內(nèi)調(diào)度層目標(biāo)函數(shù)

微網(wǎng)日內(nèi)調(diào)度層以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本最低為目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)備用最大化利用，對目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生影響的因素有系統(tǒng)功率波動(dòng)懲罰成本和切負(fù)荷補(bǔ)償成本以及備用浪費(fèi)成本；

1)功率波動(dòng)懲罰成本

為了讓可控機(jī)組、蓄電池跟隨日前計(jì)劃層制定的運(yùn)行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)的對計(jì)劃出力進(jìn)行修正的目的，本實(shí)施例引入功率波動(dòng)懲罰成本以維持日內(nèi)調(diào)度層可控單元出力在一定范圍內(nèi)，其表達(dá)式為

式中，α4為系統(tǒng)功率保持懲罰因子；分別為t時(shí)段日內(nèi)調(diào)度層的可控分布式電源機(jī)組i、蓄電池組bat、聯(lián)絡(luò)線出力功率；

2)切負(fù)荷補(bǔ)償成本

當(dāng)t時(shí)刻機(jī)組和蓄電池備用之和小于當(dāng)前時(shí)刻凈功率缺額時(shí)，并且系統(tǒng)已調(diào)至最小時(shí)間尺度調(diào)度，但仍然無法滿足安全性指標(biāo)則系統(tǒng)需要采取切負(fù)荷策略，并對所切負(fù)荷給予補(bǔ)償；

所述的切負(fù)荷策略為在t時(shí)刻根據(jù)失負(fù)荷期望要求按照比例切除負(fù)荷m的電量，t時(shí)刻負(fù)荷m切除的電量為

式中，為t時(shí)刻失負(fù)荷功率；

所述的t時(shí)刻失負(fù)荷功率為

當(dāng)采用切負(fù)荷策略時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)會(huì)對失負(fù)荷用戶進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，補(bǔ)償費(fèi)用為

式中，為t時(shí)刻負(fù)荷m的失負(fù)荷單位補(bǔ)償價(jià)格,為t時(shí)刻負(fù)荷m切除的電量；

3)備用浪費(fèi)懲罰成本

當(dāng)t時(shí)刻機(jī)組和蓄電池備用之和大于當(dāng)前時(shí)刻凈功率缺額時(shí)，并且系統(tǒng)已調(diào)至最大時(shí)間尺度，在滿足系統(tǒng)充裕性條件下多余的旋轉(zhuǎn)備用就是資源浪費(fèi)，需要對多余旋轉(zhuǎn)備用予以懲罰，懲罰成本表示為

式中，為t時(shí)刻備用浪費(fèi)懲罰價(jià)格；為t時(shí)刻多余備用單元容量；

所述的t時(shí)刻多余備用單元容量為

日內(nèi)調(diào)度層約束條件

日內(nèi)調(diào)度層包括可控單元出力約束、不同時(shí)間尺度爬坡率約束以及旋轉(zhuǎn)備用約束

1)可控單元出力約束

日內(nèi)調(diào)度層內(nèi)可控單元出力受不同時(shí)間尺度ti機(jī)組爬坡率、t時(shí)刻備用容量影響，日內(nèi)調(diào)度層內(nèi)可控單元出力上、下限為

式中，分別為t時(shí)刻可控分布式電源機(jī)組出力上、下限；分別為t時(shí)刻蓄電池組bat出力上、下限；

2)爬坡率約束

對于不同時(shí)間尺度，相應(yīng)的可控機(jī)組和蓄電池組的爬坡率是不同的，對于ti時(shí)段內(nèi)可控單元爬坡率約束表示為

式中，分別為t-ti時(shí)刻可控機(jī)組i和蓄電池組出力；

3)旋轉(zhuǎn)備用約束

系統(tǒng)t時(shí)刻能夠調(diào)用的旋轉(zhuǎn)備用為

第四步：通過步驟三所得到的預(yù)測數(shù)據(jù)與光伏實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到光伏相對預(yù)測誤差

式中，為t+ti時(shí)刻對t時(shí)刻pv預(yù)測發(fā)電量；為t時(shí)刻pv實(shí)時(shí)發(fā)電量；

充裕性與安全性是可靠性的兩個(gè)側(cè)面，決策中二者并不孤立而是相互影響，安全性和充裕性指標(biāo)關(guān)系如圖2所示，計(jì)算t時(shí)刻的充裕性系數(shù)ζt和安全性系數(shù)δt，若處于最小時(shí)間尺度調(diào)度模式，轉(zhuǎn)向步驟五；若處于大時(shí)間尺度調(diào)度模式，則轉(zhuǎn)向步驟六；

上述的安全性系數(shù)δt為

式中，為t時(shí)刻第m種失負(fù)荷期望，為日前預(yù)測的第m種負(fù)荷的最大值；

上述的t時(shí)刻的充裕性系數(shù)ζt為

式中，為機(jī)組i在t時(shí)刻能夠提供的旋轉(zhuǎn)備用；為蓄電池在t時(shí)刻提供的備用；為t時(shí)刻不考慮聯(lián)絡(luò)線交換功率的凈功率缺額；rz為日前計(jì)劃總的備用，按傳統(tǒng)備用取為峰值負(fù)荷的5％-10％，本實(shí)施例取5％；

上述的機(jī)組i在t時(shí)刻能夠提供的旋轉(zhuǎn)備用

式中，ru,i、rd,i分別為可控機(jī)組向上和向下爬坡率；pg,i分別為t時(shí)刻機(jī)組i出力上、下限值；為t時(shí)刻機(jī)組i的出力值；ti為不同調(diào)度時(shí)間尺度窗口，其中，t1＝1min、t2＝5min、t3＝15min；

上述的蓄電池在t時(shí)刻提供的備用為

式中，ru,bat、rd,bat分別為蓄電池向上和向下爬坡率；分別為t時(shí)刻蓄電池出力上、下限值；為t時(shí)刻蓄電池的出力值；

上述的t時(shí)刻不考慮聯(lián)絡(luò)線交換功率的凈功率缺額為

式中，為t時(shí)刻pv出力值；為日前調(diào)度t時(shí)段平均網(wǎng)損功率。

第五步：將t時(shí)刻充裕性系數(shù)ζt與光伏相對預(yù)測誤差比較，若充裕性系數(shù)ζt小于光伏相對預(yù)測誤差則滿足t時(shí)刻系統(tǒng)充裕性，調(diào)大時(shí)間尺度ti，并轉(zhuǎn)向步驟三；若充裕性系數(shù)ζt大于等于光伏相對預(yù)測誤差則不滿足系統(tǒng)充裕性，對其進(jìn)行懲罰并制定相應(yīng)的調(diào)度策略；

第六步：將t時(shí)刻安全性系數(shù)δt與光伏相對預(yù)測誤差比較，若安全性系數(shù)δt大于光伏相對預(yù)測誤差則不滿足系統(tǒng)安全性，調(diào)小時(shí)間尺度ti，轉(zhuǎn)向步驟三；若安全性系數(shù)δt小于等于光伏相對預(yù)測誤差則滿足系統(tǒng)安全性，制定相應(yīng)的調(diào)度策略；

(7)記錄第t時(shí)刻的調(diào)度結(jié)果，輸出最優(yōu)的調(diào)度結(jié)果。

本發(fā)明選取10節(jié)點(diǎn)輻射狀的微網(wǎng)作為算例的拓?fù)鋱D，如圖3所示。采用并網(wǎng)模式即微網(wǎng)與dn連接點(diǎn)(pcc)處于閉合狀態(tài)，微網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)間線路單位長度阻抗取0.56+j0.1km。系統(tǒng)中不可控分布式電源包括50kw光伏發(fā)電，可控分布式電源有柴油發(fā)電機(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)，蓄電池組bat額定容量為200kwh，循環(huán)充放電效率為0.8，蓄電池組bat的初始剩余電量為總?cè)萘康?0％。微網(wǎng)與dn間聯(lián)絡(luò)線的最小、最大傳輸容量分別為0kw、200kw，微網(wǎng)系統(tǒng)分布式電源相關(guān)參數(shù)如表1所示。本發(fā)明以1d為日前計(jì)劃層優(yōu)化調(diào)度周期，時(shí)間間隔為1h，日內(nèi)調(diào)度層變時(shí)間尺度為1min、5min、15min。各系數(shù)因子分別取為α1＝0.5，α2＝200，α3＝10，α4＝0.05。本發(fā)明采用6時(shí)段3級分時(shí)電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分時(shí)電價(jià)如表2所示，pcc節(jié)點(diǎn)在計(jì)算微網(wǎng)系統(tǒng)潮流時(shí)看做是松弛節(jié)點(diǎn)，同時(shí)取它的電壓作為微網(wǎng)的參考電壓。

表1

表2

本發(fā)明針對針對粒子群算法易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，采用了變權(quán)重系數(shù)粒子群算法(sapso)對所建模型進(jìn)行了求解。

式中，favg、fmin分別為當(dāng)前整個(gè)粒子群體適應(yīng)值的平均值和最小值；wmin、wmax分別為算法的最小和最大慣性權(quán)重；fk為粒子k當(dāng)前的適應(yīng)值。

本發(fā)明對變權(quán)重系數(shù)粒子群算法參數(shù)設(shè)置：各時(shí)刻種群規(guī)模為40，最大迭代次數(shù)為100；學(xué)習(xí)因子c1、c2都取為0.12，最大權(quán)重和最小權(quán)重系數(shù)wmin、wmax分別為0.9、0.4。

1)日前計(jì)劃層優(yōu)化結(jié)果及分析

日前計(jì)劃層分為24個(gè)時(shí)段，利用日前預(yù)測的數(shù)據(jù)，制定微網(wǎng)最優(yōu)出力計(jì)劃，圖5給出了日前可控單元出力以及微網(wǎng)與配網(wǎng)之間交互功率，所得的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)成本如表3所示，從圖5和表3中可以分析得到以下結(jié)論：

(1)在0:00-5:00時(shí)，處于谷時(shí)段，此時(shí)段由于負(fù)荷供應(yīng)量較少，微電網(wǎng)柴油發(fā)電機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電成本低于dn購電成本，從圖5中可以看出在該時(shí)段，系統(tǒng)主要采取多余電量向配電網(wǎng)賣電方式盈利，蓄電池也處于充電狀態(tài)。

(2)在6:00-10:00時(shí)，處于平時(shí)段，柴油發(fā)電機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電量不能滿足負(fù)荷快速增長，需大量向配電網(wǎng)買電來實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)部供需平衡；而在17:00時(shí)附近，由于此時(shí)處于峰時(shí)段，購電費(fèi)用較高，微網(wǎng)在滿足負(fù)荷需求的情況下，盡量減少了向配電網(wǎng)購買電量。

表3

2)日內(nèi)調(diào)度層優(yōu)化結(jié)果及分析

日內(nèi)調(diào)度層在日前計(jì)劃層基礎(chǔ)上進(jìn)行精確預(yù)測，通過預(yù)測誤差與安全性和充裕性指標(biāo)博弈，滾動(dòng)改變調(diào)度時(shí)間尺度。為方便結(jié)果的觀察和討論，本發(fā)明通過設(shè)置不同權(quán)重來比較可控單元出力如圖6所示，對應(yīng)的調(diào)度層經(jīng)濟(jì)成本如表4所示，由此可得到的結(jié)論如下：

表4

(1)由日前計(jì)劃層和日內(nèi)調(diào)度層可控單元出力比較得出，日內(nèi)調(diào)度層可控機(jī)組調(diào)度計(jì)劃基本上都跟隨日前計(jì)劃層的出力附近變化；通過觀察到bat日內(nèi)soc變化情況，從而更加明顯的看出處于不同時(shí)段系統(tǒng)選擇時(shí)間尺度的不同。

(2)為了便于觀察不同權(quán)重系數(shù)下在不同時(shí)段所選擇調(diào)度時(shí)間尺度的關(guān)系時(shí)，本發(fā)明將一天24h劃分為4個(gè)時(shí)間段，分別為0:00-6:00、6:00-12:00、12:00-18:00、18:00-24:00。通過與pv預(yù)測功率進(jìn)行縱向比較，由圖5中pv預(yù)測波動(dòng)情況主要發(fā)生在8:00-18:00，從圖6中可以看出在第2、3時(shí)段相對于第1、4時(shí)段系統(tǒng)對時(shí)間尺度的變化十分頻繁；對圖6不同權(quán)重系數(shù)下安全性和充裕性指標(biāo)的出力進(jìn)行橫向比較，可以看出當(dāng)安全性指標(biāo)比重大于充裕性指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)對時(shí)間尺度選擇更加嚴(yán)格，在波動(dòng)較為劇烈的2、3時(shí)段主要以小時(shí)間尺度進(jìn)行調(diào)度，相應(yīng)的不同時(shí)段調(diào)度尺度的次數(shù)如表5所示。

(3)日內(nèi)調(diào)度層成本是基于日前計(jì)劃層的基礎(chǔ)之上的調(diào)節(jié)成本，從表4中可以看出，當(dāng)系統(tǒng)安全性：充裕性＝2:1時(shí)，系統(tǒng)對安全性指標(biāo)要求更高，對應(yīng)系統(tǒng)安全性成本相對于安全性:充裕性＝1:1時(shí)要低；但由于系統(tǒng)對安全性要求更高，所以在pv波動(dòng)相對劇烈時(shí)段內(nèi)，調(diào)度時(shí)段變化也比較頻繁，相應(yīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本也更高。總之，系統(tǒng)對安全性要求越高，其總體經(jīng)濟(jì)成本越高。

表5

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。