一种含微电网的区域配电网分层优化方法技术

本发明专利技术涉及电力系统自动化领域的一种优化方法，具体涉及一种含微电网的区域配电网分层优化方法。所述方法包括下述步骤：建立微电网与配电网联合调度模型；建立微电网效益最大化二次调度模型；对上述两个调度模型进行优化。该方法将微电网作为可独立调度的可控单元，通过对配网侧可控分布式电源、微电网及配电网的协调调度及微电网内部分布式能源经济调度的双层调度控制，对内实现了分布式能源的最大化利用，对外实现区域配电网电源、负荷的最优化调度，可有效提高配电网对分布式电源接纳能力。

A hierarchical optimization method for regional distribution network with microgrid

The invention relates to an optimization method in the field of power system automation, in particular to a hierarchical optimization method for a regional distribution network with a microgrid. The method comprises the following steps: establishing a joint dispatching model of a microgrid and a distribution network; establishing a two scheduling model for maximizing the benefit of the microgrid; optimizing the two dispatching models. The method of micro grid as controllable units can independently control scheduling, scheduling of distribution network through the double controllable distributed power supply, micro grid coordination scheduling and distribution network and Microgrid distributed energy economic dispatch, to achieve the maximum utilization of distributed energy, realize optimal scheduling of regional distribution network, power load that can effectively improve the capacity of distributed power distribution network to accept.

【技术实现步骤摘要】
一种含微电网的区域配电网分层优化方法
本专利技术涉及电力系统自动化领域的一种优化方法，具体涉及一种含微电网的区域配电网分层优化方法。
技术介绍
(一)微电网技术微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。微电网技术的应用消除了单个分布式电源(DG)并网运行的随机性与不可调度性，宏观上表现出微电网的可控性。电网将对DG的协调控制权移交给微电网，摆脱了多个DG管理上、控制上的难题。微电网根据自身组成和负荷情况，在系统负荷低谷时以较低价格向电网购电，在系统负荷高峰时以较高价格向电网售电。不仅提高了电力系统可靠性，在提升微电网运营水平，实现能源效益、经济效益、环境效益最大化方面具有重要意义。(二)NSGA-II算法为多目标优化算法，有3个性能评价指标：1、所求得的解要尽量接近Pareto最优解；2、所求得的解集要尽量分布均匀；3、求解过程中要防止获得的Pareto最优解丢失。与此对应，NSGA-II算法有3种关键技术使其成为一种优秀的多目标优化算法，即快速非支配排序、个体拥挤距离和精英策略。基于NSGA-II的基本原理，为多目标网架重构优化设计了以下3种算子。(一)快速非支配排序算子设计：多目标优化问题的设计关键在于求取Pareto最优解集。NSGA-Ⅱ算法中的快速非支配排序是依据个体的非劣解水平对种群分层，其作用是指引搜索向Pareto最优解集方向进行。它是一个循环的适应值分级过程：首先找出群体中非支配解集，记为第一非支配层F1，将其所有个体赋予非支配序irank＝1(其中：irank是个体i的非支配序值)，并从整个群体中除去；然后继续找出余下群体中非支配解集，记为第二非支配层F2，个体被赋予非支配序irank＝2；照此进行下去，直到整个种群被分层，同一分层内的个体具有相同的非支配序irank。(二)个体拥挤距离算子设计：为了能够在具有相同irank的个体内进行选择性排序，NSGA-II提出了个体拥挤距离的概念。个体i的拥挤距离是目标空间上与i相邻的2个体i+1和i-1之间的距离,其计算步骤为：(1)对同层的个体初始化距离。令L[i]d＝0(其中：L[i]d表示任意个体i的拥挤距离)；(2)对同层的个体按第m个目标函数值升序排列；(3)使得排序边缘上的个体具有选择优势，给定一个大数W，令L[0]d＝L[l]d＝W(27)；(4)对排序中间的个体，求拥挤距离：其中：L[i+1]m为第i+1个体的第m目标函数值，分别为集合中第m目标函数的最大和最小值；(5)对不同的目标函数，重复步骤(2)～(4)操作，得到个体i的拥挤距离L[i]d。通过优先选择拥挤距离较大的个体，可使计算结果在目标空间比较均匀地分布，以维持群体的多样性。(三)精英策略选择算子设计：精英策略即保留父代中的优良个体直接进入子代，以防止获得的Pareto最优解丢失。精英策略选择算子按3个指标对由父代Ci和子代Di合成的种群Ri进行优选，以组成新父代种群Ci+1。首先淘汰父代中方案校验标志为不可行的方案；其次按照非支配序irank从低到高顺序，将整层种群依次放入Ci+1，直到放入某一层Fj时出现Ci+1大小超出种群规模限值N的情况；最后依据Fj中的个体拥挤距离由大到小的顺序继续填充Ci+1直到种群数量达到N时终止。现有微电网优化调度技术主要考虑微网内的资源配置，没有结合配网相关资源，无法实现微电网与配电网，微电网与微电网的灵活互动，系统的全局最优性无法保障；在优化算法方面NSAGII算法在多目标优化问题处理上克服了传统单目标加权合并方式造成的权重选择问题，而该问题将直接影响传统优化算法结论的有效性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种含微电网的区域配电网分层优化方法，该方法将微电网作为可独立调度的可控单元，通过对配网侧可控分布式电源、微电网及配电网的协调调度及微电网内部分布式能源经济调度的双层调度控制，对内实现了分布式能源的最大化利用，对外实现区域配电网电源、负荷的最优化调度，可有效提高配电网对分布式电源接纳能力。本专利技术提供一种含微电网的区域配电网分层优化方法，其改进之处在于，所述配电网调度中心接收微电网调度中心提供的购售电价格和出力上下限信息以电网公司效益最大化为目标确定发电计划；微电网调度中心接收各分布式电源提供的购售电价格和出力上下限以微电网效益最大化为目标制定网内分布式电源的调度策略；所述方法包括下述步骤：<1>建立微电网与配电网联合调度模型；<2>建立微电网效益最大化二次调度模型；<3>对上述两个调度模型进行优化。进一步地，所述步骤<1>中，建立微电网与配电网联合调度模型包括确定发电计划目标函数及约束条件。进一步地，所述发电计划目标函数以发电成本最小为目标，表达式如下：minC＝CMG+CG+CDG(1)；式中：C为总发电成本，CMG为电网调度微电网成本，CG常规发电机组发电成本，CDG为直接并网的分布式能源发电机组或直接并网型的风电及光伏电厂的发电成本，统称为非微电网形式可调度分布式电源的发电成本；CG、CDG及CMG分别表示为：上式中：T为调度周期，设置1年；NG为常规机组数量；αj、βj、γj为机组j的发电成本二次函数的系数；αkβkγk为机组k的发电成本二次函数的系数；为t时段机组j的有功出力；NDG为非微电网形式可调度分布式电源数量，为t时段非微电网形式可调度分布式电源机组k有功出力，N'DG表示考虑燃料成本的非微电网形式可调度分布式电源数量；NMG为微电网集合，为t时刻微电网i备调度容量；微电网具备电源与负荷双重特性，定义表示t时段内微电网i向电网输出有功功率，λi,t为t时刻电网购电价格；为t时段电网向微电网i输出有功功率，λ′i,t为t时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含微电网的区域配电网分层优化方法，其特征在于，所述配电网调度中心接收微电网调度中心提供的购售电价格和出力上下限信息以电网公司效益最大化为目标确定发电计划；微电网调度中心接收各分布式电源提供的购售电价格和出力上下限以微电网效益最大化为目标制定网内分布式电源的调度策略；所述方法包括下述步骤：建立微电网与配电网联合调度模型；建立微电网效益最大化二次调度模型；对上述两个调度模型进行优化。

【技术特征摘要】
1.一种含微电网的区域配电网分层优化方法，其特征在于，所述配电网调度中心接收微电网调度中心提供的购售电价格和出力上下限信息以电网公司效益最大化为目标确定发电计划；微电网调度中心接收各分布式电源提供的购售电价格和出力上下限以微电网效益最大化为目标制定网内分布式电源的调度策略；所述方法包括下述步骤：步骤<1>建立微电网与配电网联合调度模型；步骤<2>建立微电网效益最大化二次调度模型；步骤<3>对上述两个调度模型进行优化；所述步骤<1>中，建立微电网与配电网联合调度模型包括确定发电计划目标函数及约束条件；所述发电计划目标函数以发电成本最小为目标，表达式如下：minC＝CMG+CG+CDG(1)；式中：C为总发电成本，CMG为电网调度微电网成本，CG常规发电机组发电成本，CDG为直接并网的分布式能源发电机组或直接并网型的风电及光伏电厂的发电成本，统称为非微电网形式可调度分布式电源的发电成本；CG、CDG及CMG分别表示为：上式中：T为调度周期，设置1年；NG为常规机组数量；αj、βj、γj为机组j的发电成本二次函数的系数；αk、βk、γk为机组k的发电成本二次函数的系数；为t时段机组j的有功出力；NDG为非微电网形式可调度分布式电源数量，为t时段非微电网形式可调度分布式电源机组k有功出力，N'DG表示考虑燃料成本的非微电网形式可调度分布式电源数量；NMG为微电网集合，为t时刻微电网i备调度容量；微电网具备电源与负荷双重特性，定义表示t时段内微电网i向电网输出有功功率，λi,t为t时刻电网购电价格；为t时段电网向微电网i输出有功功率，λ′i,t为t时刻电网售电价格；所述发电计划约束包括微电网出力约束和电网运行约束；A、所述微电网出力约束表达式如下：t时段微电网i出力上限定义为：式中：Pin,max,t表示微电网内可控电源的最大出力；分别表示t时段微电网i内光伏系统及风力系统出力预测；表示t时段负荷预测值；t时段微电网i出力下限定义为：式中：Pin,min,t表示微电网内可控电源的最小出力；B、系统约束，包括：1)系统功率平衡约束：2)系统备用容量约束：3)常规机组出力约束：4)常规机组爬坡速率动态约束：机组出力增加时：机组出力减少时：5)直接并网的小水电出力约束：机组出力增加时：机组出力减少时：上述表达式中：PtLoad，分别表示t时段系统负荷需求及备用容量需求；分别表示机组j的最小、最大出力；分别表示机组j单位时段内上行及下行最大爬坡速率；分别表示机组k单位时段内上行及下行最大爬坡速率；所述步骤<2>中，建立微电网效益最大化二次调度模型包括下述步骤：步骤I、确定以微电网效益最大化的目标函数；步骤II、确定以微电网效益最大化的约束条件；步骤III、对微电网内分布式电源出力和负荷进行预测；所述步骤I中，所述微电网效益最大化即微电网综合成本最小，其目标函数的表达式如下：minC'MG；

【专利技术属性】
技术研发人员：季宇，刘海涛，吴鸣，苏剑，李洋，于辉，李蕊，吕志鹏，黄松，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，江西省电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：