一种基于经济效益评估的微网模式切换控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于经济效益评估的微网模式切换控制方法，在微网运行过程中，由于微网内部不同发电单元拥有不同的使用特性，因此这些发电单元的出力情况以及相互之间的调度应根据各自的特性联合控制。本发明专利技术根据不同发电单元、储能单元的特性进行分类建模，各设备工作时所要产生的成本，将成本用于计算最终的经济效益，以更符合微网运行的经济需求。分布式发电单元的特点和能量管理对经济性的要求，本发明专利技术以实现微网经济效益最优为目标的孤网‑并网切换的运行模式。在每一个控制时段，根据各设备的使用情况，采集的负载和电价信息，合理制定孤网‑并网切换运行模式，以保证微网在满足负载需求，安全稳定运行的基础上，总的运行成本最少。

【技术实现步骤摘要】
一种基于经济效益评估的微网模式切换控制方法
本专利技术属于能源利用和工程设计
，更为具体地讲，涉及一种基于经济效益评估的的微网模式切换控制方法即计算微网运行成本、使其收益最大化的控制方法。
技术介绍
微网作为一种以可再生能源为基础的新型的分布式能源结构系统，有效地促进了电力行业节能减排技术的发展，不仅有助于提高可再生能源发电装置的接纳比率，并且减少传统能源发电设备在发电过程中带来的环境污染。图1是一微网的结构示意图。如图1所示，微网包括风力发电机、光伏阵列发电机、柴油发电机、微型涡轮发电机以及燃料电池等分布式发电单元以及储能电池等分布式储能单元。在综合考虑分布式发电单元的输出功率，分布式储能单元的充放电状态，当地电力价格信息和本地一段时间内负荷需求的基础上，微网能量管理系统应合理安排分布式发电单元的输出功率和分布式储能单元的充放电功率，使微网的总发电成本最小或者经济利益最大。如何实现这一目标是目前研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于经济效益评估的的微网模式切换控制方法，实现微网的总发电成本最小或者经济利益最大。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于经济效益评估的的微网模式切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、根据微网内部不同发电单元、储能单元的特性进行分类，获取下一个控制时段t的成本，其中，成本包括：风力发电机发电成本Fw、光伏阵列发电成本Fp、柴油发电机发电成本Fd、微型涡轮发电机发电成本Fm、燃料电池发电成本Ff、储能电池充放电成本Fb(充电为负、放电为正)、运行维护成本OP、燃料成本Fl、碳排放成本Fc；(2)、获取下一个控制时段t的微网与大电网之间的电力交换成本：FGrid＝[Cin,t×Pin,t×(1-β1)-Cout,t×Pout,t×(1-β1)×(1-β2)]×Δt(1)其中，为微网从大电网吸收的功率，为微网出售给大电网的功率，Cin,t为微网购电价格，Cout,t为微网售电价格，β1为电网平均网损，β2为微网内部平均网损，t为控制时段，Δt控制时段时长；(3)、建立约束条件3.1)、建立功率平衡约束：其中，DL，t为微网负载功率，Pw,t为D台风力发电机第w台在控制时段t的输出功率，Pp,t为P台光伏阵列第p台在控制时段t的输出功率，Pd,t为D台柴油发电机第d台在控制时段t的输出功率，ud,t为第d台柴油发电机在控制时段t的启停状态，ud,t＝1表示柴油发电机开机，ud,t＝0表示柴油发电机关闭，Pm,t为M台微型涡轮发电机第m台在控制时段t的输出功率；um,t表示第m台微型涡轮发电机控制时段t的启停状态，um,t＝1表示微型涡轮发电机开机、um,t＝1表示微型涡轮发电机关闭，Pf,t为F台燃料电池第f台在控制时段t的输出功率，Pb,t为B个储能电池第b个储能电池在控制时段t的充放电功率；3.2)、建立发电能力约束：Pd,t,min≤Pd,t≤Pd,t,maxPm,t,min≤Pm,t≤Pm,t,maxPf,t,min≤Pf,t≤Pf,t,maxPb,t,min≤Pb,t≤Pb,t,max(3)其中，Pd,t,min、Pd,t,max分别是第d台柴油发电机在控制时段t的输出功率上下限、Pm,t,min、Pm,t,max分别是第m台微型涡轮发电机在控制时段t的输出功率上下限、Pf,t,min、Pf,t,max分别是第f台燃料电池在控制时段t的输出功率上下限、Pb,t,min、Pb,t,max分别是在控制时段t第b个储能电池输出功率上下限；3.3)、网络安全约束PGrid,min≤PGrid,t≤PGrid,max(4)其中，PGrid，min、PGrid,max为大电网提供功率的上下限，PGrid,t为控制时段t大电网提供功率；3.4)、储能电池约束0.2*SoCb,max≤SoCb,t≤0.95*SoCb,max(5)其中，SoCb,t为第b个储能电池在控制时段t的荷电状态，SoCb,max为第b个储能电池的最大荷电状态；(4)、孤网-并网切换模式的目标函数在满足约束条件(2)—(5)的基础上，在控制时段t，微网依靠其内部发电单元发电以及与大电网的双向交互满足负载需求并且获得卖电收益，在控制时段t，微网依靠其内部发电单元发电以及与大电网的双向交互满足负载需求并且获得卖电收益，或切换至孤网运行，使得成本F最小：MinimizeF＝Fw+Fp+Fd+Fm+Ff+Fb+FGrid+Op+Fl+Fc(6)。本专利技术的目的是这样实现的。本专利技术基于经济效益评估的的微网模式切换控制方法，在微网运行过程中，由于微网内部不同发电单元拥有不同的使用特性，因此这些发电单元的出力情况以及相互之间的调度应根据各自的特性联合控制。本专利技术根据不同发电单元、储能单元的特性进行分类建模，各设备工作时所要产生的成本，将成本用于计算最终的经济效益，以更符合微网运行的经济需求。分布式发电单元的特点和能量管理对经济性的要求，本专利技术以实现微网经济效益最优为目标的孤网-并网切换的运行模式。在每一个控制时段，根据各设备的使用情况，采集的负载和电价信息，合理制定孤网-并网切换运行模式，以保证微网在满足负载需求，安全稳定运行的基础上，总的运行成本最少。附图说明图1是一微网的结构示意图；图2是本专利技术基于经济效益评估的的微网模式切换控制方法一种具体实施方法流程图；图3是日照辐射曲线图；图4是风速曲线图；图5是大电网实时电价曲线图；图6是负载需求曲线图；图7是微网运行在孤网-并网切换模式、ModeA、ModeB和孤网模式下的成本曲线图；图8是微网运行时的孤网-并网切换曲线图；图9是微网在不同运行模式下的负载满足情况曲线图；图10是电池组在微网运行模式下的SoC变化情况。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。本专利技术基于经济效益评估的的微网模式切换控制方法在微网的下一个控制时段t，综合考虑各个分布式发电单元的预测发电量，分布式储能单元在参与微网能量调节时的预测剩余容量、大电网在各个时刻的峰谷电价信息以及本地所需的负载需求，合理安排各个分布式发电设备的发电功率，储能单元的充、放电功率，微网与大电网的功率交互，以实现分布式发电设备的最优功率匹配、灵活投切，使得微网系统实施孤网-并网切换策略时，不仅满足负载需求，而且各个分布式单元运行安全稳定，总的发电运行成本最少。在给出的微网最终经济效益的计算方法中，结合设备使用特性和基于安全性的相关约束，充分考虑了微网中不同分布式发电单元的发电成本、运行维护成本；传统能源发电设备在发电过程中的碳排放成本、燃料成本，储能装置在运行中的损耗成本、电力存储成本，以微网经济效益最大为目标，实施孤网-并网模式切换策略。具体而言，本专利技术包括以下步骤。1、根据微网内部不同发电单元、储能单元的特性进行分类，获取下一个控制时段t的成本。微网主要包括的分布式发电单元有柴油发电机、微型涡轮发电机、燃料电池、光伏阵列、风力发电机以及作为分布式储能单元的储能电池。利用这几种不同形式的微电源共同供电，实现了优劣互补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于经济效益评估的微网模式切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、根据微网内部不同发电单元、储能单元的特性进行分类，获取下一个控制时段t的成本，其中，成本包括：风力发电机发电成本Fw、光伏阵列发电成本Fp、柴油发电机发电成本Fd、微型涡轮发电机发电成本Fm、燃料电池发电成本Ff、储能电池充放电成本Fb(充电为负、放电为正)、运行维护成本OP、燃料成本Fl、碳排放成本Fc；(2)、获取下一个控制时段t的微网与大电网之间的电力交换成本：FGrid＝[Cin,t×Pin,t×(1‑β1)‑Cout,t×Pout,t×(1‑β1)×(1‑β2)]×Δt   (1)其中，

【技术特征摘要】
1.一种基于经济效益评估的微网模式切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、根据微网内部不同发电单元、储能单元的特性进行分类，获取下一个控制时段t的成本，其中，成本包括：风力发电机发电成本Fw、光伏阵列发电成本Fp、柴油发电机发电成本Fd、微型涡轮发电机发电成本Fm、燃料电池发电成本Ff、储能电池充放电成本Fb(充电为负、放电为正)、运行维护成本OP、燃料成本Fl、碳排放成本Fc；(2)、获取下一个控制时段t的微网与大电网之间的电力交换成本：FGrid＝[Cin,t×Pin,t×(1-β1)-Cout,t×Pout,t×(1-β1)×(1-β2)]×Δt(1)其中，为微网从大电网吸收的功率，为微网出售给大电网的功率，Cin,t为微网购电价格，Cout,t为微网售电价格，β1为电网平均网损，β2为微网内部平均网损，t为控制时段，Δt控制时段时长；(3)、建立约束条件3.1)、建立功率平衡约束：其中，DL，t为微网负载功率，Pw,t为D台风力发电机第w台在控制时段t的输出功率，Pp,t为P台光伏阵列第p台在控制时段t的输出功率，Pd,t为D台柴油发电机第d台在控制时段t的输出功率，ud,t为第d台柴油发电机在控制时段t的启停状态，ud,t＝1表示柴油发电机开机，ud,t＝0表示柴油发电机关闭，Pm,t为M台微型涡轮发电机第m台在控制时段t的输出功率；um,t表示第m台微型涡轮发电机控制时段t的启停状态，um,t＝1表示微型涡轮发电机开机、um,t＝1表示微型涡轮发电机关闭，Pf,t为F台燃料电池第f台在控制时段t的输出功率，Pb,t为B个储能电池第b个储能电池在控制时段t的充放电功率；3.2)、建立发电能力约束：Pd,t,min≤Pd,t≤Pd,t,maxPm,t,min≤Pm,t≤Pm,t,maxPf,t,min≤Pf,t≤Pf,t,maxPb,t,min≤Pb,t≤Pb,t,max(3)其中，Pd,t,min、Pd,t,max分别是第d台柴油发电机在控制时段t的输出功率上下限、Pm,t,min、Pm,t,max分别是第m台微型涡轮发电机在控制时段t的输出功率上下限、Pf,t,min、Pf,t,max分别是第f台燃料电池在控制时段t的输出功率上下限、Pb,t,min、Pb,t,max分别是在控制时段t第b个储能电池输出功率上下限；3.3)、网络安全约束PGrid,min≤PGrid,t≤PGrid,max(4)其中，PGrid,min、PGrid,max为大电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立英，李琦，邹见效，徐红兵，彭超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51