基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，屬于 微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)規(guī)模迅速增大，由于傳統(tǒng)電網(wǎng)能源消耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)損耗高， 越來(lái)越難以滿足用戶高可靠性和多樣化的供電策略的要求。分布式發(fā)電具有能源利用率 高、環(huán)境污染小、可靠性高、安裝靈活方便以及低成本高回報(bào)等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地解決 傳統(tǒng)電網(wǎng)地很多潛在問(wèn)題。分布式電源主要包括以氣體或者液體為燃料的內(nèi)燃機(jī)、燃料電 池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、可再生能源，如：風(fēng)能或太陽(yáng)能發(fā)電的分布式電源位置分散靈活，低碳環(huán) 保等特點(diǎn)極大地適應(yīng)了分散的資源和電力需求，延緩了由于負(fù)荷的增加而造成輸配電系統(tǒng) 維護(hù)所需要的巨額投資，降低了由于遠(yuǎn)距離傳輸電能而帶來(lái)的損耗成本。除此之外，分布式 電源和傳統(tǒng)電網(wǎng)互為補(bǔ)充，極大地提高了供電的可靠性。
[0003] 微網(wǎng)可以使得分布式電源靈活、高效的運(yùn)行，充分挖掘分布式發(fā)電的價(jià)值和效益。 微網(wǎng)規(guī)模介于分布式發(fā)電與大電網(wǎng)之間，可以聯(lián)接緩沖分布式發(fā)電與大電網(wǎng)，也可以獨(dú)立 運(yùn)行。它是分布式電源發(fā)展的高級(jí)形式。微網(wǎng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)看問(wèn)題，將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝 置及控制裝置等結(jié)合，形成一個(gè)小型可控發(fā)輸配電系統(tǒng)。微網(wǎng)具有一定的能量管理能力，通 過(guò)微網(wǎng)接入分布式電源成為理想的選擇。微網(wǎng)中的DG按輸出功率特性可分為間歇性電源 和連續(xù)性電源兩類(lèi)，間歇性電源包括風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，其輸出功率受天氣等自然條件 的影響較大，具有明顯的波動(dòng)性和不確定性，連續(xù)性電源包括微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池等， 其具有相對(duì)可靠的一次能源供給和連續(xù)的處理調(diào)節(jié)能力。
[0004] 當(dāng)今的電力系統(tǒng)規(guī)模與復(fù)雜度在不斷增加，電網(wǎng)互聯(lián)帶來(lái)的數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)，以 及引入新能源發(fā)電帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)問(wèn)題，都是對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析的巨大挑戰(zhàn)。而本發(fā)明 能夠很好地解決上面的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于提供了一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào) 度方法，該方法在微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化管理中應(yīng)用于分布式調(diào)度方式，結(jié)合傳統(tǒng)集中式調(diào)度方 式，形成了雙層集中式和分布式能量?jī)?yōu)化管理策略。該分布式方法可以調(diào)動(dòng)所有被調(diào)度對(duì) 象參與調(diào)度計(jì)算任務(wù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算任務(wù)分散處理，充分利用了微電網(wǎng)中各個(gè)單元的計(jì)算資源。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方法是：一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化 策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，該方法將微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化過(guò)程分為基于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的集中 式調(diào)度層和基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分布式調(diào)度層，具體包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :微電網(wǎng)的控制中心收集未來(lái)一個(gè)預(yù)測(cè)周期中微電網(wǎng)的不可控微電源的預(yù) 測(cè)出力數(shù)據(jù)，諸如風(fēng)電和光伏發(fā)電單元的出力，以及微電網(wǎng)總的負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0008] 步驟2 :微電網(wǎng)控制中心根據(jù)預(yù)測(cè)信息，以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)，在考慮各約束條件的 前提下，采用粒子群優(yōu)化方法經(jīng)行優(yōu)化計(jì)算，得到整個(gè)預(yù)測(cè)周期的分布式電源出力。在實(shí)時(shí) 調(diào)度時(shí)刻到來(lái)之前各DG單元均按預(yù)測(cè)出力進(jìn)行生產(chǎn)。其目標(biāo)函數(shù)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其特征在于，所述方法 包括如下步驟： 步驟1:微電網(wǎng)的控制中心收集未來(lái)一個(gè)預(yù)測(cè)周期中的微電網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，包括不可控 微電源的預(yù)測(cè)出力數(shù)據(jù)，即：風(fēng)電和光伏發(fā)電單元的出力，以及微電網(wǎng)總的負(fù)荷數(shù)據(jù)； 步驟2 :微電網(wǎng)控制中心根據(jù)預(yù)測(cè)信息，以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)，在考慮各約束條件的前提 下，采用粒子群優(yōu)化方法經(jīng)行優(yōu)化計(jì)算，得到整個(gè)預(yù)測(cè)周期的分布式電源出力，在實(shí)時(shí)調(diào)度 時(shí)刻到來(lái)之前各DG單元均按預(yù)測(cè)出力進(jìn)行生產(chǎn)； 步驟3 :新實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)刻到來(lái)時(shí)，集中控制中心檢測(cè)到不可控電源的實(shí)時(shí)出力以及負(fù) 荷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)具體地網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)鋱D，確定分布式優(yōu)化的起始節(jié)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與 預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得該調(diào)度時(shí)刻的誤差，并在起始節(jié)點(diǎn)的預(yù)測(cè)出力值上加入誤差的量； 步驟4:從起始節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)微電網(wǎng)各可控微電源組成的通信連通圖按某一遍歷順序 進(jìn)行遍歷，每遍歷到一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)就在約束條件下進(jìn)行一次粒子群優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化目標(biāo) 是自身與其相鄰節(jié)點(diǎn)的出力，并使用優(yōu)化結(jié)果代替預(yù)測(cè)出力，在遍歷完全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)后，進(jìn)行收 斂性判斷，若未收斂則重復(fù)步驟4,收斂則轉(zhuǎn)步驟5 ; 步驟5 :各可控微電源根據(jù)分布式的實(shí)時(shí)優(yōu)化結(jié)果調(diào)整出力，判斷是否一個(gè)預(yù)測(cè)周期 結(jié)束，若未結(jié)束，則等待下一調(diào)度時(shí)刻到來(lái)時(shí)，并轉(zhuǎn)步驟3,否則結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 方法，其特征在于：所述方法是基于不可控微電源出力和負(fù)荷的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的集中優(yōu)化層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 方法，其特征在于：所述方法是基于不可控微電源出力和負(fù)荷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分布式優(yōu)化層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 方法，其特征在于，所述方法的步驟2中集中優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)為： minf=fDG+fL
其中f表不成本，U表不狀態(tài)，同一時(shí)刻只能取0或1，P表不功率，DG表不可控微電源，N表示對(duì)一整個(gè)預(yù)測(cè)周期劃分的時(shí)段數(shù)，L表示可切斷負(fù)荷，Q表示單元數(shù)量，K表示微電源 的維護(hù)成本，c表示價(jià)格，on表示微電源的啟停，*表示微電源狀態(tài)的改變，F(xiàn)表示微電源的 發(fā)電成本函數(shù)，記優(yōu)化結(jié)果為^^廠u"和'分別為各可控微電源的計(jì)劃出力和預(yù)測(cè) 切負(fù)荷狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 方法，其特征在于，所述方法的集中優(yōu)化過(guò)程所遵循的約束條件包括： (1)功率平衡約束
unctrl表示不可控微電源； (2) 狀態(tài)約束
該式表示在連續(xù)的m個(gè)調(diào)度時(shí)段之內(nèi)不能多次切斷某一負(fù)荷； (3)DG出力約束
I、^分別為每個(gè)DG單元的出力±限與下限，;表示各單元最大爬坡率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 方法，其特征在于，所述方法的步驟3中的誤差A(yù)N的計(jì)算公式為：
帶有realtime上標(biāo)的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)； 在選定優(yōu)化起始節(jié)點(diǎn)leader后，將誤差傳入其預(yù)測(cè)出力，計(jì)算公式為：
此時(shí)開(kāi)始至步驟5微電源執(zhí)行動(dòng)作之前，將看作是一個(gè)全局變量，優(yōu)化過(guò)程中 可以被各節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化過(guò)程修改，但在過(guò)程結(jié)束之前，各DG并不調(diào)整出力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 方法，其特征在于，所述方法的步驟4中記t時(shí)刻的微電網(wǎng)通信拓?fù)錈o(wú)向圖鄰接矩陣為 ^ <取1表示i和j之間有鄰接關(guān)系，取0則沒(méi)有，且若i=j，則< 微電 網(wǎng)集中控制中心控制全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)遍歷過(guò)程；從leader節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷，遍歷到的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行1 次優(yōu)化計(jì)算，即各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的優(yōu)化計(jì)算不是并行的，而是遵循遍歷的先后順序經(jīng)行，其目標(biāo) 函數(shù)為：
滿足的約束條件為： (1) 功率平衡約束：
(2)DG出力約束
每節(jié)點(diǎn)計(jì)算一次后就將優(yōu)化結(jié)果替代原有^^以及與其相鄰節(jié)點(diǎn)的#r" 〇
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法， 其特征在于：所述方法是將微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化過(guò)程分為基于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的集中式調(diào)度層和 基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分布式調(diào)度層。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于集中式和分布式雙層優(yōu)化策略的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，該方法在微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度方法。該方法在集中-分布式的雙層優(yōu)化中，集中層對(duì)應(yīng)基于微電網(wǎng)中各不可控單元出力以及負(fù)荷的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)而進(jìn)行的一個(gè)預(yù)測(cè)周期的超前優(yōu)化過(guò)程，該方法的過(guò)程由微電網(wǎng)集中控制中心完成；分布式優(yōu)化對(duì)應(yīng)基于一個(gè)預(yù)測(cè)周期長(zhǎng)度中每個(gè)調(diào)度時(shí)刻微電網(wǎng)各不可控單元出力及微電網(wǎng)負(fù)荷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)而進(jìn)行的實(shí)時(shí)優(yōu)化過(guò)程，該優(yōu)化過(guò)程是分布式進(jìn)行的，由內(nèi)建于微電網(wǎng)各單元中的微電源控制器完成。本發(fā)明提出不考慮儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性，即儲(chǔ)能不參與到經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)化的過(guò)程中。
【IPC分類(lèi)】H02J3-46, H02J13-00, H02J3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104779611
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510127842
【發(fā)明人】陳西, 付蓉, 李滿禮
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日