一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電力系統(tǒng)分析與調度技術領域，尤其設及一種基于區(qū)間不確定性的微 網(wǎng)優(yōu)化調度方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度已成為國內外研究的熱點。微網(wǎng)中光伏、風電等可再生 分布式電源出力的波動性、隨機性給短期微網(wǎng)優(yōu)化調度帶來困難。目前，微網(wǎng)優(yōu)化調度技術 主要偏向將光伏、風電等可再生分布式電源的輸出功率預測數(shù)據(jù)通過蒙特卡羅方法隨機產(chǎn) 生。但實際情況中，分布式電源輸出功率在一定的區(qū)間內波動，隨機方法產(chǎn)生的輸出功率數(shù) 據(jù)僅能表示出力的平均水平，而無法反應其波動性特征。另外，一些方法采用了機會約束規(guī) 劃的方法來描述微網(wǎng)中存在的不確定性因素。但是，隨機規(guī)劃方法必須已知不確定參數(shù)的 精確概率分布，而構造精確的概率分布需獲得大量的不確定信息。光伏、風電等可再生分布 式電源功率輸出受天氣因素影響，具有很大的波動性，并且由于測量技術、經(jīng)濟性或實際條 件的限制，往往無法獲得足夠的樣本信息。因此，在隨機規(guī)劃問題的實際求解中，對隨機變 量的分布類型及其相應參數(shù)，決策者往往需要做出一定程度的近似，然而不確定參數(shù)概率 分布的較小誤差可能導致較大的可靠性分析偏差。
[0003] 對于包含可再生分布式電源的微電網(wǎng)而言，分布式電源發(fā)電預測和負荷預測的不 確定性給微網(wǎng)優(yōu)化調度帶來困難，若微網(wǎng)的優(yōu)化調度策略不能充分考慮運些不確定性因 素，那么微網(wǎng)的實時發(fā)電計劃將難W保證發(fā)電與用電平衡，影響微網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、可靠性 和經(jīng)濟性。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對【背景技術】中所設及到的缺陷，提供一種基于區(qū) 間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法。 陽〇化]本發(fā)明為解決上述技術問題采用W下技術方案：
[0006] 一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法，包含W下步驟：
[0007] 步驟1)，統(tǒng)計微網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)，建立微網(wǎng)內所有可控電源的成本函數(shù)；
[0008] 步驟2)，根據(jù)微網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)，對未來一天的用電負荷、風電功率、光伏功率， 利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法進行預測，分別得到各自的預測區(qū)間；
[0009] 步驟3)，為應對負荷預測、風電功率預測、光伏功率預測存在的不確定性，保證微 網(wǎng)發(fā)電與用電實時平衡，將微網(wǎng)中可控電源的功率W及微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的功率定義為區(qū) 間變量；
[0010] 步驟4)，根據(jù)微網(wǎng)優(yōu)化調度的周期，W微網(wǎng)運行成本和向配電網(wǎng)購電成本之和最 小為優(yōu)化調度目標，綜合考慮微網(wǎng)系統(tǒng)的有功和無功潮流平衡約束、運行電壓約束、聯(lián)絡線 約束W及微網(wǎng)中各個機組的運行約束，并結合步驟1)和步驟2)得到的數(shù)據(jù)，建立基于區(qū)間 不確定性的微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度模型；
[0011] 步驟5)，利用決策者對區(qū)間不確定水平容忍度的區(qū)間序關系，把基于區(qū)間不確定 性的微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度模型中包含不確定區(qū)間變量的目標函數(shù)和約束條件轉換成一般的 確定性目標函數(shù)和約束條件，進而得到微網(wǎng)系統(tǒng)確定性的優(yōu)化調度模型； 陽01引步驟6)，求解步驟W得到的微網(wǎng)系統(tǒng)確定性的優(yōu)化調度模型，計算出中可控電源 的功率W及微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的功率的最優(yōu)區(qū)間。
[0013] 作為本發(fā)明一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法進一步的優(yōu)化方案，所述 步驟2)中，用電負荷、風電功率、光伏功率的預測值，采用區(qū)間描述形式為：
[0014] 聳(0 =[聳(0,巧 陽01引 端(0 =[瑞.(0，銀化
[0016] 玲,〇)=悼'化巧巧
[0017] 其中，聳(0，媒(小瑞.W分別表示負荷預測、風電功率預測、光伏功率預測的范 圍區(qū)間，而上標L和R分別表示相應區(qū)間的下界和上界。
[0018] 作為本發(fā)明一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法進一步的優(yōu)化方案，所述 步驟3)中，微網(wǎng)中的燃氣機組功率W及微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的功率，采用區(qū)間描述形式為：
[0019] 輸W=[墻(0,瑞化
[0020] P〇UD(f)=巧RID(j)、巧
[0021] 其中，巧r(0表示燃氣機組功率區(qū)間，巧WD(0表示微網(wǎng)與配電網(wǎng)之間交換功率區(qū) 間，上標L和R分別表示相應區(qū)間的下界和上界。
[0022] 作為本發(fā)明一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法進一步的優(yōu)化方案，所述 步驟4)中，微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度目標函數(shù)是為燃氣機組、柴油機組、儲能單元運行成本與微 網(wǎng)向配電網(wǎng)購電成本之和；微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度所考慮的約束條件包括有功和無功潮流平衡 約束、節(jié)點電壓約束、可控機組輸出功率約束、微網(wǎng)與配電網(wǎng)允許交互的功率約束、儲能單 元運行約束。
[0023] 作為本發(fā)明一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法進一步的優(yōu)化方案，所述 步驟5)中，決策者對區(qū)間數(shù)不確定水平容忍度的區(qū)間序關系為：
[0024] 若A。+ (1-UA"<BC+ (1-UB"，則區(qū)間A優(yōu)于區(qū)間B;
[00對其中，AE、bE、A\bW分別表示區(qū)間A和區(qū)間B的中點和半徑，C表示決策者對區(qū)間 不確定水平的容忍度。
[00%] 作為本發(fā)明一種基于區(qū)間不確定性的微網(wǎng)優(yōu)化調度方法進一步的優(yōu)化方案，所述 步驟5)中，所述包含不確定區(qū)間變量的目標函數(shù)和約束條件具體為基于區(qū)間不確定性的 微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度模型中的目標函數(shù)、有功潮流平衡等式約束、燃氣機組有功出力及爬坡 率不等式約束、微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換功率不等式約束。
[0027] 本發(fā)明采用W上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有W下技術效果：
[002引綜合考慮了微網(wǎng)系統(tǒng)中風電和光伏的輸出功率預測和負荷預測等不確定性因素，W及微網(wǎng)有功和無功相互禪合的特性，采用區(qū)間不確定描述方法建立微網(wǎng)系統(tǒng)有功無功聯(lián) 合優(yōu)化調度模型。然后，利用決策者對區(qū)間不確定水平容忍度的區(qū)間序關系，將基于區(qū)間不 確定性的優(yōu)化調度模型轉換為一般的確定性優(yōu)化模型。最后，通過求解微網(wǎng)系統(tǒng)確定性的 優(yōu)化調度模型，獲得在不同容忍度下的微網(wǎng)運行成本和最優(yōu)調度方案。
【附圖說明】
[0029] 圖1是微網(wǎng)系統(tǒng)示例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0031] 微網(wǎng)示例包括風電、光伏、燃氣機組、柴油機組、儲能單元。如圖1所示，針對該微 網(wǎng)系統(tǒng)示例，運用本發(fā)明方法實施優(yōu)化調度的具體步驟如下： 陽0巧步驟（1):統(tǒng)計微網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)，建立微網(wǎng)內所有可控電源的成本函數(shù)。
[0033] 燃氣機組、柴油機組每小時的運行成本函數(shù)描述如下：
[0034] F化(t))=曰 1+ 0A(t) + 丫iP/ (t)
[0035] 運里，Pi(t)可控機組每小時輸出的有功功率；F化(t))可控機組的運行成本； 曰1、P1、丫 1為可控機組的費用系數(shù)。
[0036] 儲能單元的成本函數(shù)包括投資折舊成本和運行維護成本：
[00測運里，PsB(t)為儲能單元每小時輸出的有功功率；asB為儲能單元的年折舊系數(shù)；Tse為儲能單元的年利率；Nse為儲能單元的使用壽命；誨為儲能單元的投資安裝成本；竭； 為儲能單元的運行維護成本。
[0039] 步驟似：根據(jù)微網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)，對未來一天的用電負荷、風電功率、光伏功 率進行預測，分別得到各自的預測區(qū)間：
[0043] 步驟（3):為應對負荷預測、風電功率預測、光伏功率預測存在的不確定性，保證 微網(wǎng)發(fā)電與用電實時平衡，將微網(wǎng)中可控電源的功率W及微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的功率設計成 具有一定范圍的區(qū)間變量：
[0046] 步驟（4):微網(wǎng)優(yōu)化調度的周期取1天，W微網(wǎng)運行成本和向配電網(wǎng)購電成本之和 最小為優(yōu)化調度目標，綜合考慮微網(wǎng)系統(tǒng)的有功和無功潮流平衡約束、運行電壓約束、聯(lián)絡 線約束W及各機組的運行約束，并結合步驟（1)和（2)得到的數(shù)據(jù)，建立基于區(qū)間不確定性 的微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調度模型。
[0047] 1)微網(wǎng)的經(jīng)濟調度目標表達式為：
W例運里，叫端(0)、F(PDE(t))、F化B(t))分別為燃氣機組、柴油機組和儲能單元每小 時的運行成本；cp(t)為微網(wǎng)向配電網(wǎng)購電的實時電價；端,。(〇為微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的有 功功率區(qū)間。
[0050] 2)有功和無功潮流平衡約束：
陽05引運里，h為系統(tǒng)節(jié)點個數(shù)；f= 1，2,…，h;Gfg，Bfg, 0fg分別為節(jié)點f和g之間的導 納和相角差；gGf表示與節(jié)點f相連的節(jié)點。
[0054]如運行電壓約束：
[005引 Vf,max
[0056]運里，V康示節(jié)點f的電壓，而Vf,mi。，Vf,max分別為節(jié)點電壓Vf的最小、最大值。
[0057] 4)可控機組有功出力約束：
[0060]