一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，在微网中建立一个本地市场，基于市场均衡机制进行出清；为微网内的分布式电源、可平移负荷、储能等广义需求侧资源设计自治投标策略，利用其所具有的需求弹性进行投标；以此实现微网运行的能量优化目标。与现有技术相比，本发明专利技术具有计算量小、便于统一建模、隐私保护性高、拓展性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统中的微网能量优化，尤其是涉及一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法。
技术介绍
微网(Micro-grid)是指由分布式电源(distributedgeneration，DG)、储能装置、能量转换装置、负荷以及相应的监控和保护装置等组成的小型发配电系统，既可以解决DG的并网问题，也可以实现DG的灵活、高效应用。随着能源和环境问题的日益突出，以光伏发电和风力发电为代表的DG因其能源利用效率高、环境负面影响小等特点，正受到越来越广泛的研究，从而微网也成为备受关注的研究领域。微网的能量优化技术是微网研究的一个重要方向，通过特定的优化手段或算法，控制微网内各项资源协调运行，以达到经济性、环境友好性等目标。微网中的资源可分为“源”、“荷”、“储”等三类，如图1所示。现有技术将其统称为广义需求侧资源(下文简称为资源)。通过这三类特性各异的资源的互补可以显著增强微网能量优化的潜力，但同时也明显增大了优化算法的复杂度。在目前微网能量优化研究中，重点优化对象主要包括：与主电网的联络线交换功率(并网模式下)、可控DG、可中断或可平移的负荷、储能资源等。针对联络线交换功率、可控DG、储能进行优化时，现有技术采用动态规划、粒子群算法、遗传算法、万有引力搜索算法等多种优化算法。当进一步计及可平移负荷时，现有技术首先求解出与目标负荷曲线吻合度最高的平移后负荷曲线，然后采用上述优化算法求解；或者直接将平移后的负荷值作为变量，加入上述优化算法中一同求解；还有部分技术以滚动时间窗作为研究时段，制定了平移负荷和储能的启发式规则，然后采用上述优化算法求解。以上微网能量优化方法的共同点是，都属于集中式优化方法。所有资源(或用户)将自身的全部信息(成本曲线、出力曲线、运行特性等)上传到微网能量管理系统(energymanagementsystem，EMS)，在微网EMS中设定目标函数与约束条件进行优化计算，再将优化结果下发至各个资源(或用户)，由各个资源(或用户)执行。上述集中式优化方法的优点是信息集中且透明，便于优化得到最优解，但存在着共性的缺点：1)随着微网规模的增大，EMS的计算量迅速增大；2)考虑到各类资源的特性参数各异，使得资源与EMS系统之间交互的信息较为复杂多样，且难以做到资源的“即插即用”，这导致系统的开放性与可扩展性较差；3)难以对资源(或用户)的隐私实施有效保护。于是在这类方法的基础上产生了一些改进的优化技术。部分技术引入了需求侧投标，将负荷分为不同的优先级，优先级越高的负荷，投标价格越高，以此决定可削减负荷的出力，但仍采用集中式优化方法。部分技术针对可平移负荷，采用离散型动态规划进行需求侧投标，以实现负荷用电成本最小，但是所讨论的方法中没有考虑可控DG和储能等重要资源。市场均衡机制在电力市场已有应用，主要用于发电侧竞价、需求侧竞价以及双边竞价等。为了克服集中式微网能量优化中计算量过大、开放性与拓展性较差、隐私保护性不强的缺点，本专利技术通过设计可平移负荷、储能、DG的自治投标策略，在微网中建立一个本地市场，从而构成一种分布式的微网能量优化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服集中式微网能量优化方法中存在的计算量过大、开放性与拓展性较差、隐私保护性不强的缺点，而提供一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，具有计算量小、便于统一建模、隐私保护性高、拓展性强等优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，在微网中建立一个本地市场，基于市场均衡机制进行出清；为微网内的分布式电源、可平移负荷、储能等广义需求侧资源设计自治投标策略，利用其所具有的需求弹性进行投标；以此实现微网运行的能量优化目标。所述的本地市场采用分布式多代理结构，每个微网对应于一个市场代理；每个广义需求侧资源对应于一个资源代理。所述的市场均衡机制的具体实现如下：设整个优化时段为H小时，并将其划分为N个优化周期，则市场将每隔T＝H/N小时进行一次投标和出清。所述的投标和出清具体为：在第n个优化周期的初始时刻，此时所有资源代理结合资源自身状态和其它信息形成投标，其中其他信息包括但不限于未来电价、用户意愿和天气，市场代理聚合所有投标，寻找供需平衡点，决定市场出清价格；资源代理接收该出清价格，确定该资源在第n个优化周期内的出力。所述的微网内的可平移负荷资源采用的自治投标策略具体为：设某一可平移负荷的起始时刻为第nLTs个优化周期的初始时刻；截止时刻为第nLTe个优化周期的终止时刻；该段时间内的负荷总量为WLT；在第n个优化周期的初始时刻，其中nLTs≤n≤nLTe，已知该可平移负荷中未被满足的剩余负荷总量为WLTr，未来电价的平均值为pLTavg、标准差为σLT；则最高投标价格和最低投标价格分别为：pLTmax＝min(pLTavg+rmax×σLT,pmax)pLTmin＝max(pLTavg-rmin×σLT,pmin)式中，rmax和rmin为各用户可以根据自身偏好进行设置的参数，其大小反映了用户需求弹性的大小程度；rmax和rmin的值越小，则用户的需求弹性越大；则剩余负荷的平均功率需求表征：当出清电价等于未来平均电价时，功率需求为剩余负荷的平均功率，其表达式为：dLTavg=WLTr(nLTe-n+1)T]]>剩余负荷的最大功率需求表征：当出清电价极低时，在当前优化周期内满足所有剩余负荷，其表达式为：dLTmax=WLTrT]]>考虑到可平移负荷不可能无条件地向某一时间段集中，因此设置其自身物理限制为dLTlim，如果随后的所有优化时间内均按dLTlim限制下的最大功率出力，也无法满足全部的剩余负荷，那么说明当前优化周期内存在一类必须被满足的负荷，这类负荷由剩余负荷的最小功率需求表征，其表达式为：dLTmin=max(0,WLTrT-dLTlim×(nLTe-n))]]>从而，本专利技术设计的可平移负荷的投标曲线如图3所示。所述的微网内的储能资源采用的自治投标策略具体为：设某一储能资源的总容量为CB，初始荷电状态SOC为SOCinit，SOC上限为SOCmax，SOC下限为SOCmin，充放电功率限制为dBlim；为保证储能资源可持续性运行，设定整个优化时段截止时刻的SOC期望值为SOCobj，取为初始SOC；在第n个优化周期的初始时刻，已知储能资源的当前SOC为SOCcur；整个优化时段内的电价平均值为pBavg，标准差为σB；则最高投标价格和最低投标价格分别为：pBmax＝min(pBavg+rmax×σB,pmax)pBmin＝max(pBavg-rmin×σB,pmin)平均充放电功率需求表征：当出清电价等于平均电价时，功率需求为能够达到截止时刻SOC期望值的平均功率，其表达式为：dBavg=CB(SOCobj-SOCcur)(N-n+1)T]]>最大充电功率需求表征：当出清电价极低时，在满足SOC约束的条件下可能的最大充电功率，此处暂不考虑充放电功率限制，其表达式为：dBmax=CB(SOCmax-SOCcur)T]]>最大放电功率需求表征：当出清电价极高时，在满足SOC约束的条件下可能的最大放电功率，此处暂不考虑充放电功率限制，其表达式为：dBmin=CB(SOCmin本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，其特征在于，在微网中建立一个本地市场，基于市场均衡机制进行出清；为微网内的分布式电源、可平移负荷、储能等广义需求侧资源设计自治投标策略，利用其所具有的需求弹性进行投标；以此实现微网运行的能量优化目标。

【技术特征摘要】
1.一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，其特征在于，在微网中建立一个本地市场，基于市场均衡机制进行出清；为微网内的分布式电源、可平移负荷、储能等广义需求侧资源设计自治投标策略，利用其所具有的需求弹性进行投标；以此实现微网运行的能量优化目标。2.根据权利要求1所述的一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，其特征在于，所述的本地市场采用分布式多代理结构，每个微网对应于一个市场代理；每个广义需求侧资源对应于一个资源代理。3.根据权利要求1所述的一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，其特征在于，所述的市场均衡机制的具体实现如下：设整个优化时段为H小时，并将其划分为N个优化周期，则市场将每隔T＝H/N小时进行一次投标和出清。4.根据权利要求3所述的一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，其特征在于，所述的投标和出清具体为：在第n个优化周期的初始时刻，所有资源代理结合资源自身状态和其它信息形成投标，其中其他信息包括但不限于未来电价、用户意愿和天气，市场代理聚合所有投标，寻找供需平衡点，决定市场出清价格；资源代理接收该出清价格，确定该资源在第n个优化周期内的出力。5.根据权利要求1所述的一种基于市场均衡机制的微网能量优化方法，其特征在于，所述的微网内的可平移负荷资源采用的自治投标策略具体为：设某一可平移负荷的起始时刻为第nLTs个优化周期的初始时刻；截止时刻为第nLTe个优化周期的终止时刻；该段时间内的负荷总量为WLT；在第n个优化周期的初始时刻，其中nLTs≤n≤nLTe，已知该可平移负荷中未被满足的剩余负荷总量为WLTr，未来电价的平均值为pLTavg、标准差为σLT；则最高投标价格和最低投标价格分别为：pLTmax＝min(pLTavg+rmax×σLT,pmax)pLTmin＝max(pLTavg-rmin×σLT,pmin)式中，rmax和rmin为各用户可以根据自身偏好进行设置的参数，其大小反映了用户需求弹性的大小程度；rmax和rmin的值越小，则用户的需求弹性越大；则剩余负荷的平均功率需求表征：当出清电价等于未来平均电价...

【专利技术属性】
技术研发人员：季珉杰，张沛超，黄宏声，黄凤仪，
申请(专利权)人：上海市南变配电站服务有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31