一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法及装置，方法包括如下步骤：判定当前电网系统中所对应的各微网是处于并网运行状态还是孤岛运行状态并依据不同的运行状态运行不同的优化算法，具体的本发明专利技术采用分布式方法，使其具有无论在并网情况还是在孤岛情况下，每个低载的微网都可以向其他微网注入多余的能量，或是高载的微网从其他微网吸收能量。从而通过协调联合多微网和整个电力系统来实现对能源的综合利用等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法及装置
本专利技术属于能源管理
，具体的说是涉及一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法及装置。
技术介绍
随着自然环境的恶化和全球能源危机的加剧，如何提高能源的转换效率，提高经济效率，整合高渗透的可再生能源以及怎样减少碳排放等问题，在过去的几十年时间受到越来越多的关注。作为解决这些问题的一个可行方法，能源互联网的概念在最近几年发展起来了。然而，基于能源互联网框架的未来电力网络也对一些基本的研究带来了新的挑战，其中一个就是能源管理的问题。近年来，出现了许多针对于传统电力系统的能源管理算法，包括一些分析方法，比如拉格朗日乘数法，梯度搜索法，线性规划法以及牛顿法；一些启发式方法，如遗传算法和粒子群算法等。我们注意到，这些方法大多是一种集中式方法。然而，随着传统发电系统向能源互联网的方式转换，集中式方法显现出很多技术上的问题。比如，它需要高带宽的通信设施，它需要收集每一个系统组件的全部信息。它的中央控制器需要有很高的计算能力来处理大量的数据。这将会导致巨大的实施成本，并且容易造成单点故障和建模错误。其次，能源互联网的物理和通信拓扑往往受制于系统组件即插即用性所带来的变化，这可能会严重破坏集中式方法的有效性。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是要提供一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法，其能够实现微网的联合最优化，进而有效地提高能源效率和经济效益。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案：一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、判定当前电网系统中所对应的各微网单元是处于并网运行状态还是孤岛运行状态，若处于并网运行状态则执行S21；S21、设定当前电网系统所对应的运行成本最小的目标函数；所述目标函数的计算公式为式中，pi为第i个DG即分布式电源所发出的电能；Ci(pi)为第i个DG的运行成本；κ为主网电价，N代表DG的数量，pMG为微网单元与主网之间的能量交换参数；S22、设定所述目标函数所对应的约束条件式中，DL为当前电网系统总的电力负荷；和分别为第i个DG所发电能的下界和上界；S23、基于能量路由器之间的信息传输数据，寻找与本地DG即第i个DG相邻的第j个DG，并判断所找到的相邻的DG与本地DG是否相关，若判断相关则将所找到的DG判断为本地DG的相邻DG；否则，通过能量路由器进行重新选择；相应的判定公式为式中，ωij为第j个DG与第i个DG的关联系数；di为第i个DG在当前电网系统中的影响因子；S24、基于本地能量路由器与相邻能量路由器之间的交流通信数据，预估每一个DG的增量成本λi(k+1)，其对应的公式如下：式中，λj(k)为与第i个DG相邻的DG的增量成本；λ0(k)为第i个DG的初始成本；L为DG的平均使用寿命；r为折旧率；S25、判断更新后的增量成本与所设定的主网电价是否相等，判断即λi(k+1)＝κ是否成立；成立，则进行S26；如不成立，则返回步骤S24，重新预估增量成本；S26、根据预估的增量成本，估计第i个DG的发电量对应的公式为其中，ai，bi为成本函数Ci(pi)＝aipi2+bipi+ci中的系数；S27、依据设定的更新规则，将估计所得的发电量与第i个DG所发电能的下界和上界进行比较，更新第i个DG的发电量进而获得每个DG的最优发电量，并将更新后的数据存储在数据存储器中，对应的更新规则为S28、根据更新后的发电量以及各DG之间的关联系数，计算主网与微网单元之间的不匹配能量，对应的公式为其中，ωij为第j个DG与第i个DG的关联系数，pi(k+1)为第i个DG更新后的发电量，pi(k)为第i个DG更新前的发电量，yj(k)为与第i个DG所对应的相邻DG的不匹配能量；S29、更新能量交换数据的设定值并存储在数据存储器中，其对应的公式为S210、判断S29中的等式约束是否成立，即是否成立；若成立，则判断满足等式约束即确定所述PMG为微网单元与主网之间的最佳能量交换；若不成立，则返回S28，重新计算不匹配能量。进一步的，所述优化方法判定当前电网系统中所对应的各微网单元是处于孤岛运行状态，对应优化过程如下：S31、设定当前电网系统运行成本最小的目标函数为式中，表示中断负荷的停电损失，hx为第x个负荷单位时间的停电损失，Δt为停电时间，Ci(pi)为第i个DG的运行成本；S32、所设定的目标函数，其约束条件为式中，表示切断可中断负荷后所保留下来的电力负荷；S33、计算每一DG的负荷的重要度，重要度衡量公式如下：其中，ζx表示第i个DG的负荷影响系数；px表示第i个DG的负荷所需电能；表示第i个DG的负荷启停过程中的总损耗；S34、根据计算结果，对所计算的负荷按照重要度由大到小进行排序并切断部分负荷；S35、利用能量路由器进行信息传输，以寻找电网系统内部每一本地DG的相邻DG，并判断相邻DG与本地DG是否相关，判定公式为式中，ωij为第j个DG与第i个DG的关联系数；di为第i个DG在当前电网系统中的影响因子；若相关，则判定选出的DG为本地DG的相邻DG；否则，能量路由器进行重新选择；S36、根据初始成本和相邻DG的增量成本，预估每一个DG的增量成本，公式如下：式中，λj(k)为与第i个DG相邻的DG的增量成本；λ0(k)为第i个DG的初始成本；L为DG的平均使用寿命；r为折旧率；S37、根据预估的增量成本，估计每一DG的发电量，公式为其中，ai，bi，ci为成本函数Ci(pi)＝aipi2+bipi+ci中的系数；S38、依据更新规则，将估计的发电量与DG所发电能的下界和上界进行比较，更新DG的发电量，将更新后的发电量存储在数据存储器中；其更新规则为S39、判断约束条件是否成立，如果成立，则更新后的各DG发电量为最优发电量；如不成立，则返回S36。进一步的，在步骤S34中负荷所对应的切断原则为：通过能量路由器的调配使得被保留的负荷不超过总发电预测值时，被切断的负荷不超过可中断负荷的预测值即不超过所设定的可中断负荷的上下限。进一步的，所述微网处于并网或是孤岛运行状态的判定过程如下：S11、根据能量路由器测量出的主网电压um，微网电压uw，主网频率fm，微网频率fw后计算有功偏差ΔP和无功偏差ΔQ，并将计算出的结果存储至数据存储器，对应的计算公式如下：S12、计算出主网与微网之间的相位差和频差，并将结果保存在数据存储器中，计算公式如下：Δf＝|fm-fw|式中，为主网相位，为微网相位；S13、根据S11及S12所得的数据，计算出电网系统的综合评价指标，对应的计算公式如下：S14、根据S13所得出的综合评价指标，判断微网单元应处于并网状态还是孤岛状态：对应的判定规则为：当γ≤0.04时，判定微网单元处于并网正常运行状态；当γ>0.04时，使得能量路由器控制继电保护装置动作，将所述微网单元从主网中切除，并判定微网单元处于孤岛运行状态。本专利技术还要提供一种基于联合多微网的分布式能量管理优化装置，其具有多个连接电网主网与微网单元的主控单元，其特征在于，所述主控单元至少包括：一侧与所述微网单元连接，另一侧通过继电保护装置与电网主网连接的能量路由器，所述能量路由器能够实现本地微网单元即所述微网单元与相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、判定当前电网系统中所对应的各微网单元是处于并网运行状态还是孤岛运行状态，若处于并网运行状态则执行S21；S21、设定当前电网系统所对应的运行成本最小的目标函数；所述目标函数的计算公式为

【技术特征摘要】
1.一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、判定当前电网系统中所对应的各微网单元是处于并网运行状态还是孤岛运行状态，若处于并网运行状态则执行S21；S21、设定当前电网系统所对应的运行成本最小的目标函数；所述目标函数的计算公式为式中，pi为第i个DG即分布式电源所发出的电能；Ci(pi)为第i个DG的运行成本；κ为主网电价，N代表DG的数量，pMG为微网单元与主网之间的能量交换参数；S22、设定所述目标函数所对应的约束条件式中，DL为当前电网系统总的电力负荷；和分别为第i个DG所发电能的下界和上界；S23、基于能量路由器之间的信息传输数据，寻找与本地DG即第i个DG相邻的第j个DG，并判断所找到的相邻的DG与本地DG是否相关，若判断相关则将所找到的DG判断为本地DG的相邻DG；否则，通过能量路由器进行重新选择；相应的判定公式为式中，ωij为第j个DG与第i个DG的关联系数；di为第i个DG在当前电网系统中的影响因子；S24、基于本地能量路由器与相邻能量路由器之间的交流通信数据，预估每一个DG的增量成本λi(k+1)，其对应的公式如下：式中，λj(k)为与第i个DG相邻的DG的增量成本；λ0(k)为第i个DG的初始成本；L为DG的平均使用寿命；r为折旧率；S25、判断更新后的增量成本与所设定的主网电价是否相等，判断即λi(k+1)＝κ是否成立；成立，则进行S26；如不成立，则返回步骤S24，重新预估增量成本；S26、根据预估的增量成本，估计第i个DG的发电量对应的公式为其中，ai，bi为成本函数Ci(pi)＝aipi2+bipi+ci中的系数；S27、依据设定的更新规则，将估计所得的发电量与第i个DG所发电能的下界和上界进行比较，更新第i个DG的发电量进而获得每个DG的最优发电量，并将更新后的数据存储在数据存储器中，对应的更新规则为S28、根据更新后的发电量以及各DG之间的关联系数，计算主网与微网单元之间的不匹配能量，对应的公式为其中，ωij为第j个DG与第i个DG的关联系数，pi(k+1)为第i个DG更新后的发电量，pi(k)为第i个DG更新前的发电量，yj(k)为与第i个DG所对应的相邻DG的不匹配能量；S29、更新能量交换数据的设定值并存储在数据存储器中，其对应的公式为S210、判断S29中的等式约束是否成立，即是否成立；若成立，则判断满足等式约束即确定所述PMG为微网单元与主网之间的最佳能量交换；若不成立，则返回S28，重新计算不匹配能量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述优化方法判定当前电网系统中所对应的各微网单元是处于孤岛运行状态，对应优化过程如下：S31、设定当前电网系统运行成本最小的目标函数为式中，表示中断负荷的停电损失，hx为第x个负荷单位时间的停电损失，Δt为停电时间，Ci(pi)为第i个DG的运行成本；S32、所设定的目标函数，其约束条件为式中，表示切断可中断负荷后所保留下来的电力负荷；S33、计算每一DG的负荷的重要度，重要度衡量公式如下：其中，ζx表示第i个DG的负荷影响系数；px表示第i个DG的负荷所需电能；表示第i个DG的负荷启停过程中的总损耗；S34、根据计算结果，对所计算的负荷按照重要度由大到小进行排序并切断部分负荷；S35、利用能量路由器进行信息传输，以寻找电网系统内部每一本地DG的相邻DG，并判断相邻DG与本地DG是否相关，判定公式为式中，ωij为第j个DG与第i个DG的关联系数；di为第i个DG在当前电网系统中的影响因子；若相关，则判定选出的DG为本地DG的相邻DG；否则，能量路由器进行重新选择；S36、根据初始成本和相邻DG的增量成本，预估每一个DG的增量成本，公式如下：式中，λj(k)为与第i个DG相邻的DG的增量成本；λ0(k)为第i个DG的初始成本；L为DG的平均使用寿命；r为折旧率；S37、根据预估的增量成本，估计每一DG的发电量，公式为其中，ai，bi，ci为成本函数Ci(pi)＝aipi2+bipi+ci中的系数；S38、依据更新规则，将估计的发电量与DG所发电能的下界和上界进行比较，更新DG的发电量，将更新后的发电量存储在数据存储器中；其更新规则为S39、判断约束条件是否成立，如果成立，则更新后的各DG发电量为最优发电量；如不成立，则返回S36。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤S34中负荷所对应的切断原则为：通过能量路由器的调配使得被保留的负荷不超过总发电预测值时，被切断的负荷不超过可中断负荷的预测值即不超过所设定的可中断负荷的上下限。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微网处于并网或是孤岛运行状态的判定过程如下：S11、根据能量路由器测量出的主网电压um，微网电压uw，主网频率fm，微网频率fw后计算有功偏差ΔP和无功偏差ΔQ，并将计算出的结果存储至数据存储器，对应的计算公式如下：3S12、计算出主网与微网之间的相位差和频差，并将结果保存在数据存储器中，计算公式如下：Δf＝|fm-fw|式中，为主网相位，为微网相位；S13、根据S11及S12所得的数据，计算出电网系统的综合评价指标，对应的计算公式如下：S14、根据S13所得出的综合评价指标，判断微网单元应处于并网状态还是孤岛状态：对应的判定规则为：当γ≤0.04时，判定微网单元处于并网正常运行状态；当γ>0.04时，使得能量路由器控制继电保护装置动作，将所述微网单元从主网中切除，并判定微网单元处于孤岛运行状态。5.一种基于联合多微网的分布式能量管理优化装置，其具有多个连接电网主网与微网单元的主控单元，其特征在于，所述主控单元至少包括：一侧与所述微网单元连接，另一侧通过继电保护装置与电网主网连接的能量路由器，所述能量路由器能够实现本地微网单元即所述微网单元与相邻的微网单元所对应的信息数据的传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄博南，孙秋野，侯伊楠，李玉帅，刘鑫蕊，杨珺，马大中，王智良，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21