一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，所述基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法包括日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，并以优先级调度策略连接日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，采用粒子群优化算法求解微网多时间尺度的鲁棒优化问题。满足实时电价机制的需求，适用于峰谷分时电价体系，其步骤简洁，在每个调度时段都能为微网内各分布式电源提供实时、明确的调度优先级，进而充分利用可再生能源，减少弃风弃光，提高负荷供电可靠性，并且基于实时电价信息的调度策略与多时间尺度理论的结合，增强了日前调度对日内调度的指导作用，促进了两个时间尺度调度的协调配合，减少了短时间尺度调度的负担。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法
本专利技术涉及微电网能量管理
，特别是涉及基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法。
技术介绍
近年来，风、光能源在发电领域得到了广泛的应用，风、光发电的装机容量逐年增加。但是，风、光能源的随机性和波动性深刻影响着调度的准确性。分时电价机制是我国近几年应用较为普遍的一种电价体系，根据用户的负荷需求将每天的时间分为峰谷平或峰谷时段，并且基于峰谷分时电价机制的优化调度方法需依赖峰谷时段的划分。与峰谷分时电价机制相比，实时电价机制能反应每小时甚至更短时间段电价波动。实时电价机制在互联电网间贸易结算、需求侧响应和为发电厂提供优化发电功率依据等方面有着比峰谷分时电价机制更为突出的优势。在仅有实时电价信息而无明确的时段划分时，部分调度策略的执行存在一定的难度。另外，部分策略保证了微网系统运行的经济性，但对提高可再生能源利用率、减少负荷缺失率方面改善不明显。因此希望有一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法可以克服或至少减轻现有技术中的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法通过优先级信息将多个时间尺度紧密结合，根据主网实时电价信息与微网内柴油机单位发电成本之间的数量关系，确定日前每小时柴油机、网间交互功率、储能的优先调度顺序，直接指导日内短时间尺度调度，克服电价时段的划分对制定调度策略的影响，并运用鲁棒优化处理风能光能的出力不确定性。本专利技术提供了一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，所述基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法包括日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，并以优先级调度策略连接日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，采用粒子群优化算法求解微网多时间尺度的鲁棒优化问题。优选地，所述基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度包括以下步骤：步骤一：基于实时电价优先级调度策略，并根据微网购电电价微网售电电价和柴油发电机的单位发电成本Cde三项指标将优先级调度策略划分为三种方案，并且当柴油发电机、储能电池和网间交互功率不能完全补充负荷需求时，负荷缺失；当柴油发电机出力取极小值且储能电池和网间交互功率无法完全消纳电源出力时，放弃风能和光能；步骤二：以24小时为优化时间窗口，以1小时为时间单位进行日前优化；步骤三：遵循日前调度优先级进行日内优化，保持柴油发电机每小时的启停状态与日前状态一致；步骤四：由于风能和光能的可变性大于负荷的可变性，应用鲁棒优化方法求解再生风能和光能出力。优选地，所述步骤一中的优先级调度策略根据公式(19)和(20)确定柴油发电机的一次预设动作即出力极大值或极小值柴油机效率低时设定最小出力阈值为0.3Pde,max，即运行时柴油机保证出力大于0.3Pde，max，在此基础上根据公式(21)计算功率不平衡量ΔPt，其中分别表示风、光出力的调度值，为t时刻的负荷需求，可正可负，正值表示主网向微网售电，负值表示主网从微网购电；表示储能电池t时刻的出力，公式(22)表示ΔPt>0时能量富余增加出力而ΔPt<0时能量缺失减少出力并按需公式(3)确定柴油机二次调整动作，优选地，所述步骤一中的三种方案包括：方案一：当时，从主网购电，并减少柴油机发电量，柴油发电机一次预设出力为由此确定功率不平衡量ΔPt，消纳富余能量的优先级别为Pes,-＞Pgrid,-；补充缺失能量的优先级别为Pes,+、Pgrid,+＞Pde，其中Pes,-和Pgrid,-表示储能出力和网间交互功率为负荷性质，当储能电池不能完全消纳富余能量时，微网向主网售电，微网售电费用计入微网收益，其中Pes,+和Pgrid,+表示储能出力和网间交互功率为电源性质，根据公式(24)计算储能电池t时刻的单位放电成本并与微网的购电电价比较，低者优先级别高，当储能出力和网间交互功率不能完全补充缺失能量时，确定柴油机二次调整增加出力方案二：当时，不从主网购电，也不考虑为售电而增加柴油机出力，柴油发电机一次预设出力为由此确定功率不平衡量ΔPt，消纳富余能量的优先级别为Pes,-＞Pgrid,-，补充缺失能量的优先级别为Pde＞Pes,+、Pgrid,+，当储能出力和网间交互功率不能完全补充缺失能量时，确定柴油机二次调整增加出力方案三：当时，柴油发电机最大程度发电，并向主网售电，确定此时柴油发电机的一次预设出力计算功率不平衡量ΔPt，补充缺失能量的优先级别为Pde＞Pes,+、Pgrid,+；消纳富余能量的优先级别为Pes,-＞Pgrid,-，当储能和网间交互功率无法完全消纳富余能量时，柴油发电机确定二次调整行为，减少出力优选地，所述步骤二中的日前优化应用短期功率预测技术预测风、光和负荷数据，以微网系统总成本fcost最小和弃风弃光率fdrop最小为目标进行双目标优化，根据所述实时电价优先级调度策略，确定每小时的调度方案，制定日前调度计划，如公式(25)-(27)所示：fcost＝Fwt+Fpv+Fde+Fes+Fgrid(8)式中，Fwt表示风力发电机的配置总费用；Fpv表示光伏电池的配置总费用；Fgrid为微网与主网之间的功率交互总成本；Fde为柴油机配置总费用；Fes为储能电池配置总费用；T表示计算周期；Sdrop表示弃风弃光状态参数，有弃风弃光时为1，没有时为0；ΔT表示1小时；为t时刻的风、光消纳差额，当表示未被完全消纳，放弃风能和光能，当表示被完全消纳。优选地，所述步骤三中的日内优化以1h为优化时间窗口，以15min为基本时间单位，优化4次，以对日前计划调整fadj最小和系统负荷缺失率fre最小为目标进行多目标优化，如公式(28)-(29)所示，式中，为日前第t小时电源出力，为日前第t小时对应的日内第i个时间单位的电源出力，a、b为加权系数，取a+b＝1，a＞b，并且日内一小时平均出力和每15min电源出力均约为日前出力。优选地，所述步骤四中的鲁棒优化方法首先将风能和光能不确定性问题定义为：式中：x为决策变量，X为决策变量集；ε为不确定变量，U为有界不确定集；不确定变量为风、光预测误差且满足公式(5)-(6)，决策变量为其次，所述鲁棒优化方法使用鲁棒优化框架处理风和光出力的预测误差，将不确定性问题转化为确定性问题求解，由公式(3)、(4)、(17)、(18)，可得系统功率备用约束如公式(31)：其中分别表示风、光出力的调度值和预测值；如公式(32)构造拉格朗日函数，约束为公式(3)和(4)：由公式(21)拉格朗日函数经线性对偶得到风、光预测误差之和的最大值满足公式(33)：式中p1、p2、q1、q2为常数，综合公式(20)、(22)，消去不确定量，则柴油发电机、储能电池和主网交换功率应满足公式(34)：公式(23)反应了风、光预测误差对可控的影响，虽然在求解过程均为确定性变量，但从本质上仍能反映风、光出力的原始不确定性。不等式左侧反映的是考虑负荷备用系数的t时刻最大出力潜力，不等式右侧反映了可再生能源随机性带来的出力波动，即使风、光出力预测精度最低，可控分布式电源和网间交互功率的出力潜力仍能保证系统稳定运行；如公式(35)，系数p1、p2分别反应风、光预测误差对调度的影响，取值与设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于，所述基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法包括日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，并以优先级调度策略连接日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，采用粒子群优化算法求解微网多时间尺度的鲁棒优化问题。

【技术特征摘要】
1.一种基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于，所述基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法包括日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，并以优先级调度策略连接日前调度时间尺度和日内调度时间尺度，采用粒子群优化算法求解微网多时间尺度的鲁棒优化问题。2.如权利要求1所述的基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于：所述基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度包括以下步骤：步骤一：基于实时电价优先级调度策略，并根据微网购电电价微网售电电价和柴油发电机的单位发电成本Cde三项指标将优先级调度策略划分为三种方案；并且当柴油发电机、储能电池和网间交互功率不能完全补充负荷需求时，负荷缺失；当柴油发电机出力取极小值且储能电池和网间交互功率无法完全消纳电源出力时，放弃风能和光能；步骤二：以24小时为优化时间窗口，以1小时为时间单位进行日前优化；步骤三：遵循日前调度优先级进行日内优化，保持柴油发电机每小时的启停状态与日前状态一致；步骤四：由于风能和光能的可变性大于负荷的可变性，应用鲁棒优化方法求解再生风能和光能出力。3.如权利要求2所述的基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于：所述步骤一中的优先级调度策略根据公式(19)和(20)确定柴油发电机的一次预设动作即出力极大值或极小值柴油机效率低时设定最小出力阈值为0.3Pde,max，即运行时柴油机保证出力大于0.3Pde,max，在此基础上根据公式(21)计算功率不平衡量ΔPt，其中分别表示风、光出力的调度值，为t时刻的负荷需求，可正可负，正值表示主网向微网售电，负值表示主网从微网购电；表示储能电池t时刻的出力，公式(22)表示ΔPt>0时能量富余增加出力而ΔPt<0时能量缺失减少出力并按需公式(3)确定柴油机二次调整动作，4.如权利要求3所述的基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于：所述步骤一中的三种方案包括：方案一：当时，从主网购电，并减少柴油机发电量，柴油发电机一次预设出力为由此确定功率不平衡量ΔPt，消纳富余能量的优先级别为Pes,-＞Pgrid,-；补充缺失能量的优先级别为Pes,+、Pgrid,+＞Pde，其中Pes,-和Pgrid,-表示储能出力和网间交互功率为负荷性质，当储能电池不能完全消纳富余能量时，微网向主网售电，微网售电费用计入微网收益，其中Pes,+和Pgrid,+表示储能出力和网间交互功率为电源性质，根据公式(24)计算储能电池t时刻的单位放电成本并与微网的购电电价比较，低者优先级别高，当储能出力和网间交互功率不能完全补充缺失能量时，确定柴油机二次调整增加出力方案二：当时，不从主网购电，也不考虑为售电而增加柴油机出力，柴油发电机一次预设出力为由此确定功率不平衡量ΔPt，消纳富余能量的优先级别为Pes,-＞Pgrid,-，补充缺失能量的优先级别为Pde＞Pes,+、Pgrid,+，当储能出力和网间交互功率不能完全补充缺失能量时，确定柴油机二次调整增加出力方案三：当时，柴油发电机最大程度发电，并向主网售电，确定此时柴油发电机的一次预设出力计算功率不平衡量ΔPt，补充缺失能量的优先级别为Pde＞Pes,+、Pgrid,+；消纳富余能量的优先级别为Pes,-＞Pgrid,-，当储能和网间交互功率无法完全消纳富余能量时，柴油发电机确定二次调整行为，减少出力5.如权利要求4所述的基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于：所述步骤二中的日前优化应用短期功率预测技术预测风、光和负荷数据，以微网系统总成本fcost最小和弃风弃光率fdrop最小为目标进行双目标优化，根据所述实时电价优先级调度策略，确定每小时的调度方案，制定日前调度计划，如公式(25)-(27)所示：fcost＝Fwt+Fpv+Fde+Fes+Fgrid(8)式中，Fwt表示风力发电机的配置总费用；Fpv表示光伏电池的配置总费用；Fgrid为微网与主网之间的功率交互总成本；Fde为柴油机配置总费用；Fes为储能电池配置总费用；T表示计算周期；Sdrop表示弃风弃光状态参数，有弃风弃光时为1，没有时为0；ΔT表示1小时；为t时刻的风、光消纳差额，当表示未被完全消纳，放弃风能和光能，当表示被完全消纳。6.如权利要求5所述的基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于：所述步骤三中的日内优化以1h为优化时间窗口，以15min为基本时间单位，优化4次，以对日前计划调整fadj最小和系统负荷缺失率fre最小为目标进行多目标优化，如公式(28)-(29)所示，式中，为日前第t小时电源出力，为日前第t小时对应的日内第i个时间单位的电源出力，a、b为加权系数，取a+b＝1，a＞b，并且日内一小时平均出力和每15min电源出力均约为日前出力。7.如权利要求6所述的基于实时电价机制的微电网多时间尺度能量调度方法，其特征在于：所述步骤四中的鲁棒优化方法首先将风能和光能不确定性问题定义为：式中：x为决策变量，X为决策变量集；ε为不确定变量，U为有界不确定集；不确定变量为风、光预测误差且满足公式(5)-(6)，决策变量为

【专利技术属性】
技术研发人员：戴志辉，陈冰研，杨熙，寇博绰，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13