基于开放市场环境下的多微电网系统优化方法技术方案

本发明专利技术提供基于开放市场环境下的多微电网系统优化方法，该方法包括以下步骤：收集数据；数据公布；下层优化；下层优化；上层协调；执行方案，各成员微电网的MGEMS接受并执行DMS下达的最终优化方案。本发明专利技术的效果是采用本方法在进行多微电网系统的优化时，以各微网自身利益为优化目标，微网可以自主制定自身的优化计划，增加自身所得，与不允许微电网间进行传输的多微电网系统相比，允许微电网间电能自由传输后，各微电网可以提升2％左右的所得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电网系统优化
，本专利技术涉及一种基于开放市场环境下的多微电网系统优化方法。
技术介绍
微电网是由分布式电源、储能系统、能量转换装置、监控和保护装置、负荷等汇集成的小型发、配、用电系统。将分布式电源以微电网的形式接入电网，可以充分发挥分布式电源的能源利用率，提高配电系统对分布式电源的接纳能力。随着分布式电源接入量的逐年提升，在一个局部配电系统中有可能会同时接入多个微电网，形成局部的多微电网系统。同时，我国目前正稳步推进电力体制改革，有序向社会资本开放电力市场，允许分布式电源用户和微电网系统以利益独立主体的身份参进行电能传输。可以预见，未来的微电网不仅可与所在配电系统进行电能传输，还可与临近的微电网进行电能传输，从而使含有多微电网系统的配电系统成为一个多利益主体的复杂网络，这对多微电网系统的优化提出了新的挑战。目前，对多微电网系统优化的研究有许多，主要分为两类，一类研究较为初期，作为研究对象的微电网都被限定为只与配电系统进行电能传输，没有考虑微电网之间的电能传输，一般以微电网系统总体成本最低，或总体效益最高为优化目标，对分布式电源进行优化。另一类虽然考虑了微电网之间的电能传输，但优化过程中依然将多微电网系统视为一个整体，没有考虑各个微电网自身的利益。这与目前开放的市场环境，以及分布式电源和微电网的发展趋势并不相符，对分布式能源和微电网的有序发展缺乏有效的指导。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提出一种基于开放市场环境的多微电网系统优化方法，可以解决多微电网间进行电能传输的问题，其中所关注的多微电网系统是指当多个微电网接入同一个中低压配电系统，并接受同一个配电管理机构调控时形成的复杂系统。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是提供基于开放市场环境下的多微电网系统优化方法，该方法建立在多个邻近的微电网接入同一个中压配电系统的多微电网系统结构上，多微电网系统中的微电网被称为成员微电网，每个微电网包含风电(WT)、光伏(PV)、微型燃气轮机(MT)、柴油发电机(DEG)和储能电池(Bat)中的一种或几种分布式电源，成员微电网通过微电网能量管理系统(MicroGridEnergyManageSystem，MGEMS)对自身内部可控发电单元的出力计划进行优化，并与所连接配电网的配电管理机构之间进行信息交互，多微电网系统中配电网的配电管理机构由配电管理系统(DistributionManagementSystem，DMS)担当，负责完成与各成员微电网之间的信息交换与共享、并协调微电网所制定的输电计划间的冲突，每个多微电网系统包含一个DMS和多个MGEMS；该方法包括以下步骤：步骤1收集数据：多微电网系统中各成员微电网的MGEMS收集自身微电网内部未来24小时的负荷Load、光伏出力PPV和风电出力PWT信息，并制定自身在多微电网系统内进行电能传输费用psell，并将psell、Load、PPV、PWT传递给所连接配电网的DMS；步骤2数据公布：配电网的DMS收集步骤1中各微网的负荷Load、光伏出力PPV和风电出力PWT信息，同时制定各微电网间进行电能传输的服务费用pser，并将服务费用pser连同步骤1中全部数据一起公布给所有成员微电网的MGEMS；步骤3下层优化：各成员微电网的MGEMS以运行成本最低为目标函数，目标函数的数学表达式为：maxFiMG=Σt=1T(TRi,t-Fi,tDEG-Fi,tMT-Ci,tOP-SCi,t)---(1)]]>其中，TRi,t表示微电网i在t时刻的电能传输成本，表示微电网i中柴油发电机在t时刻的发电燃料费用，表示微电网i中微型燃气轮机在t时刻的发电燃料费用，代表微电网i中各种分布式电源在t时刻的运行维护费用，SCi,t表示微电网i中柴油发电机和微型燃气轮机的启动费用；其中TRi,t的计算公式可表示为：TRi,t=Σj,j≠iTtMG,ij-Ti,tD+pi,t·Loadi,t---(2)]]>TtMG,ij=psellj·PtMG,ij+pser,ij·PtMG,ij(PtMG,ij<0)pselli·PtMG,ij-pser,ij·PtMG,ij(PtMG,ij≥0)---(3)]]>Ti,tD=pSP·PtD,i(PtD,i≥0)pBP·PtD,i(PtD,i<0)---(4)]]>其中，式(2)中的表示微电网i在t时刻与在同一多微电网系统下除微电网i以外的成员微电网之间传输电能所需的传输费用和服务费用之和，表示微电网i在t时刻与配电系统的电能传输费用，pi,t·Loadi,t表示微电网向自身负荷的供电所得，pi,t为微网i在t时刻向用户供电的价格，Loadi,t为微网i在t时刻的负荷大小，式(3)中的pselli表示微网i的送电价格，pser,ij表示微网i与微网j间进行传输电能的服务费用价格，PtMG,ij表示微电网i与微电网j之间的传输的电量，大于零时表示微电网i向微电网j输送的电量，小于零时表示微电网j向微电网i输送的电量，式(4)中pSP表示配电网向微电网的送电价格，pBP表示微电网向配电网的送电价格，PtD,i表示微网i与配电网之间的传输的电量，大于零时表示配电系统向微电网i输送的电量，小于零时表示微电网i向配电系统输送的电量；DEG的燃料费用表示为：FDEG=Σm=1ND(dDEG+eDEG·PmDEG+fDEG·(PmDEG)2)---(5)]]>其中，FDEG表示柴油发电机的发电成本，ND表示柴油发电机数目，dDEG，eDEG，fDEG表示发电成本系数，由发电机性能和柴油价格决定，表示柴油发电机的有功出力；MT的燃料费用表示为：FMT=Σm=1NT(CnlL×PmMTη)---(6)]]>其中，FMT表示微型燃气轮机的发电成本，NT表示微型燃气轮机数目，Cnl为天然气价格($/m3)，L为天然气热值(kWh/m3)，η表示燃气轮机的发电效率(％)，表示微型燃气轮机的有功出力；分布式电源的运行维护费用表示为：Ci,tOP=ΣnND+NT+NW+NP(Pi,tn×KOPn)---(7)]]>其中，NW表示风机个数，NP表示光伏个数，表示第n台机组的出力，KOPn表示第n台机组的运行维护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于开放市场环境下的多微电网系统优化方法，该方法建立在多个邻近的微电网接入同一个中压配电系统的多微电网系统结构上，多微电网系统中的微电网被称为成员微电网，每个微电网包含风电(WT)、光伏(PV)、微型燃气轮机(MT)、柴油发电机(DEG)和储能电池(Bat)中的一种或几种分布式电源，成员微电网通过微电网能量管理系统(MicroGrid Energy Manage System，MGEMS)对自身内部可控发电单元的出力计划进行优化，并与所连接配电网的配电管理机构之间进行信息交互，多微电网系统中配电网的配电管理机构由配电管理系统(Distribution Management System，DMS)担当，负责完成与各成员微电网之间的信息交换与共享、并协调微电网所制定的输电计划间的冲突，每个多微电网系统包含一个DMS和多个MGEMS；该方法包括以下步骤：步骤1收集数据：多微电网系统中各成员微电网的MGEMS收集自身微电网内部未来24小时的负荷Load、光伏出力PPV和风电出力PWT信息，并制定自身在多微电网系统内进行电能传输费用psell，并将psell、Load、PPV、PWT传递给所连接配电网的DMS；步骤2数据公布：配电网的DMS收集步骤1中各微网的负荷Load、光伏出力PPV和风电出力PWT信息，同时制定各微电网间进行电能传输的服务费用pser，并将服务费用pser连同步骤1中全部数据一起公布给所有成员微电网的MGEMS；步骤3下层优化：各成员微电网的MGEMS以运行成本最低为目标函数，目标函数的数学表达式为：maxFiMG=Σt=1T(TRi,t-Fi,tDEG-Fi,tMT-Ci,tOP-SCi,t)---(1)]]>其中，TRi,t表示微电网i在t时刻的电能传输成本，表示微电网i中柴油发电机在t时刻的发电燃料费用，表示微电网i中微型燃气轮机在t时刻的发电燃料费用，代表微电网i中各种分布式电源在t时刻的运行维护费用，SCi,t表示微电网i中柴油发电机和微型燃气轮机的启动费用；其中TRi,t的计算公式可表示为：TRi,t=Σj,j≠iTtMG,ij-Ti,tD+pi,t·Loadi,t---(2)]]>TtMG,ij=psellj·PtMG,ij+pser,ij·PtMG,ij(PtMG,ij<0)psellj·PtMG,ij+pser,ij·PtMG,ij(PtMG,ij≥0)---(3)]]>Ti,tD=pSP·PtD,i(PtD,i≥0)pBP·PtD,i(PtD,i<0)---(4)]]>其中，式(2)中的表示微电网i在t时刻与在同一多微电网系统下除微电网i以外的成员微电网之间传输电能所需的传输费用和服务费用之和，表示微电网i在t时刻与配电系统的电能传输费用，pi,t·Loadi,t表示微电网向自身负荷的供电所得，pi,t为微网i在t时刻向用户供电的价格，Loadi,t为微网i在t时刻的负荷大小，式(3)中的pselli表示微网i的送电价格，pser,ij表示微网i与微网j间进行传输电能的服务费用价格，表示微电网i与微电网j之间的传输的电量，大于零时表示微电网i向微电网j输送的电量，小于零时表示微电网j向微电网i输送的电量，式(4)中pSP表示配电网向微电网的送电价格，pBP表示微电网向配电网的送电价格，表示微网i与配电网之间的传输的电量，大于零时表示配电系统向微电网i输送的电量，小于零时表示微电网i向配电系统输送的电量；DEG的燃料费用表示为：FDEG=Σm=1ND(dDEG+eDEG·PmDEG+fDEG·(PmDEG)2)---(5)]]>其中，FDEG表示柴油发电机的发电成本，ND表示柴油发电机数目，dDEG，eDEG，fDEG表示发电成本系数，由发电机性能和柴油价格决定，表示柴油发电机的有功出力；MT的燃料费用表示为：FMT=Σm=1NT(CnlL×PmMTη)---(6)]]>其中，FMT表示微型燃气轮机的发电成本，NT表示微型燃气轮机数目，Cnl为天然气价格($/m3)，L为天然气热值(kWh/m3)，η表示燃气轮机的发电效率(％)，表示微型燃气轮机的有功出力；分布式电源的运行维护费用表示为：Ci,tOP=ΣnND+NT+NW+NP(Pi,tn×KOPn)---(7)]]>其中，NW表示风机个数，NP表示光伏个数，表示第n台机组的出力，KOPn表示第...

【技术特征摘要】
1.一种基于开放市场环境下的多微电网系统优化方法，该方法建立在多个邻近的微电
网接入同一个中压配电系统的多微电网系统结构上，多微电网系统中的微电网被称为成员
微电网，每个微电网包含风电(WT)、光伏(PV)、微型燃气轮机(MT)、柴油发电机(DEG)和储能
电池(Bat)中的一种或几种分布式电源，成员微电网通过微电网能量管理系统(MicroGrid
EnergyManageSystem，MGEMS)对自身内部可控发电单元的出力计划进行优化，并与所连
接配电网的配电管理机构之间进行信息交互，多微电网系统中配电网的配电管理机构由配
电管理系统(DistributionManagementSystem，DMS)担当，负责完成与各成员微电网之间
的信息交换与共享、并协调微电网所制定的输电计划间的冲突，每个多微电网系统包含一
个DMS和多个MGEMS；该方法包括以下步骤：
步骤1收集数据：多微电网系统中各成员微电网的MGEMS收集自身微电网内部未来24小
时的负荷Load、光伏出力PPV和风电出力PWT信息，并制定自身在多微电网系统内进行电能传
输费用psell，并将psell、Load、PPV、PWT传递给所连接配电网的DMS；
步骤2数据公布：配电网的DMS收集步骤1中各微网的负荷Load、光伏出力PPV和风电出力
PWT信息，同时制定各微电网间进行电能传输的服务费用pser，并将服务费用pser连同步骤1中
全部数据一起公布给所有成员微电网的MGEMS；
步骤3下层优化：各成员微电网的MGEMS以运行成本最低为目标函数，目标函数的数学
表达式为：
maxFiMG=Σt=1T(TRi,t-Fi,tDEG-Fi,tMT-Ci,tOP-SCi,t)---(1)]]>其中，TRi,t表示微电网i在t时刻的电能传输成本，表示微电网i中柴油发电机在t时
刻的发电燃料费用，表示微电网i中微型燃气轮机在t时刻的发电燃料费用，代表微
电网i中各种分布式电源在t时刻的运行维护费用，SCi,t表示微电网i中柴油发电机和微型
燃气轮机的启动费用；
其中TRi,t的计算公式可表示为：
TRi,t=Σj,j≠iTtMG,ij-Ti,tD+pi,t·Loadi,t---(2)]]>TtMG,ij=psellj·PtMG,ij+pser,ij·PtMG,ij(PtMG,ij<0)psellj·PtMG,ij+pser,ij·PtMG,ij(PtMG,ij≥0)---(3)]]>Ti,tD=pSP·PtD,i(PtD,i≥0)pBP·PtD,i(PtD,i<0)---(4)]]>其中，式(2)中的表示微电网i在t时刻与在同一多微电网系统下除微电网i以
外的成员微电网之间传输电能所需的传输费用和服务费用之和，表示微电网i在t时刻
与配电系统的电能传输费用，pi,t·L...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏炜，罗凤章，孙恒楠，邓斌，魏熙乐，张镇，李会艳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12