基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，包括以下步骤：步骤10)获取不确定性预测参数，分配不确定性时段预算数；步骤20)基于步骤10)构造多区间不确定性集；步骤30)获取微网中各设备的运行成本系数和运行限值，基于步骤20)建立交直流微网的鲁棒经济调度模型；步骤40)求解鲁棒经济调度问题：利用列约束生成算法迭代求解该优化问题，获得交直流微网的鲁棒运行计划。该方法考虑到不确定性的实际分布特性，利用多区间不确定性集降低鲁棒优化的保守性，能够实现交直流微网的鲁棒优化调度，提高微网运行的经济效益，为制定交直流微网的运行计划提供重要参考。

Economic optimization of AC-DC microgrid based on robust optimization with multi interval uncertainties

The invention discloses an AC/DC micro-grid economic dispatching method based on Robust Optimization of multi-interval uncertainties, which comprises the following steps: step 10) obtaining uncertain prediction parameters and allocating uncertain time-interval budget numbers; step 20) constructing multi-interval uncertainties based on step 10; step 30) obtaining the operation of the devices in the micro-grid Running cost coefficient and operation limit, based on step 20) establish robust economic dispatch model of AC/DC micro-grid; step 40) solve robust economic dispatch problem: iteratively solve the optimization problem by using column constraint generation algorithm to obtain robust operation plan of AC/DC micro-grid. Considering the actual distribution characteristics of uncertainties, this method can reduce the conservatism of robust optimization by using multi-interval uncertainties set. It can realize robust optimal dispatch of AC/DC micro-grid, improve the economic benefits of micro-grid operation, and provide important reference for making the operation plan of AC/DC micro-grid.

【技术实现步骤摘要】
基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度
本专利技术属于微电网的能量管理和经济调度
，具体来说，涉及一种基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法。
技术介绍
传统以化石能源为基础的发电给自然环境带来了很大的污染，因此越来越多可再生清洁能源通过微网接入电力系统，电网中的可再生能源的渗透率逐步提高。然而可再生能源波动性和不确定性很强，为了保证微网的稳定高效运行，需对微网进行优化调度以制定合理的运行计划，实现传统机组、可再生发电机组及储能等设备的协调运行。可再生能源受自然条件的影响存在不确定性，实际中很难实现可再生能源的准确预测，此外电力系统中的负荷是动态变化的，其运行也存在一定的不确定性，这些因素都给微网优化调度带来了巨大挑战。目前鲁棒优化已经成为解决微网不确定性问题的重要方法之一。已有鲁棒优化研究基于偏差区间和预算参数构造单区间不确定性集来描述微网中的不确定性，其不确定性参数优化结果表现为在部分时段位于该偏差区间边界值且偏向同一方向，而其余时段为标称值，这类极端场景实际中几乎不可能发生，导致鲁棒优化的结果保守性很强，因此需要基于实际可能情况来改善不确定性集以降低鲁棒优化的保守性，提高鲁棒优化结果的实用性。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法。该方法考虑到现实中可能发生的最恶劣场景表现为：大部分时段源荷会在预测标称值偏差较小的范围内波动，很少一部分时段会出现较大的偏差，因此将总不确定性分摊于偏差大小不同的多个区间，构造多区间不确定性集模型用于鲁棒经济调度。该方法为制定交直流微网的运行方式提供指导和帮助，改善传统模型的保守性，并提高整个微网运行的经济性。技术方案：本专利技术的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，包括以下步骤：步骤10)获取不确定性的预测参数，分配各个偏差区间的不确定性时段预算数；步骤20)基于步骤10)的不确定性的预测参数和不确定性时段预算数构造多区间不确定性集；步骤30)获取交直流微网中各单元的运行成本系数和运行限值，基于步骤20)构造的多区间不确定性集建立交直流微网的鲁棒经济调度模型；步骤40)求解鲁棒经济调度问题：利用列约束生成算法迭代求解所述交直流微网的鲁棒经济调度模型形成的优化问题，获得交直流微网的鲁棒运行计划。进一步的，本专利技术方法中，所述步骤10)中获取的不确定性的预测参数包括不确定性的预测标称值、不确定性的总时段预算数、不确定性的预测偏差区间数、各个偏差区间的发生概率、各个偏差区间的预测上偏差值和下偏差值，将所获取的不确定性的预测参数代入下式，计算出各个偏差区间的不确定性时段预算数，即实现了将不确定性的总时段预算数分配到各个偏差区间：式中，b表示第b个预测偏差区间，Nb为不确定性的预测偏差区间数，为源荷不确定性的单元；和为单元在第b个和第b+1个预测偏差区间分配得到的不确定性时段预算数；为t时段单元在第b个预测偏差区间的预测上偏差值；为t时段单元的最大预测上偏差值；为单元的不确定性总时段预算数；和表示第b个和第b+1个预测偏差区间的发生概率；WT、PV、LA、LD分别为交直流微网中的风机、光伏、交流负荷、直流负荷。进一步的，本专利技术方法中，步骤20)的具体流程为：式中，为单元的多区间不确定性集；和分别是t时段单元的运行功率实际值和不确定性预测标称值；为t时段单元在第b个预测偏差区间的预测下偏差值；和分别为t时段单元在第b个预测偏差区间的上偏差引入参数和下偏差引入参数；Nt为一个调度周期总时段数；为一个调度周期单元的总偏差功率与不确定性预测标称值总额的误差范围。进一步的，本专利技术中，所述步骤30)中，各单元的运行成本系数和运行限值包括与柴油发电机、储能、双向换流器、风机、光伏及交直流负荷相关的所有的成本系数和运行限值，交直流微网的鲁棒经济调度模型包括目标函数和约束条件，将成本系数、运行限值和步骤20)所构造的多区间不确定性集代入下式中建立交直流微网的鲁棒经济调度模型的目标函数：式(6)为该交直流微网的鲁棒经济调度模型的目标函数，式(6)中的成本相关项分别根据下式计算得到：式中，和分别为柴油发电机的启动、关停和燃料成本；和分别为柴油发电机的启动、关停和燃料成本系数；和分别为柴油发电机、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本；和分别为柴油发电机、储能、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本系数；为负荷切除停电惩罚成本；为负荷切除停电惩罚成本系数；为储能损耗成本；为储能损耗成本系数；IDE，t为t时段柴油发电机的启动标志位，1表示柴油发电机在t时段被启动，0表示未被启动；MDE，t为t时段柴油发电机的关停标志位，1表示柴油发电机在t时段被关停，0表示未被关停；UDE，t表示t时段柴油发电机的运行状态，取值为1时表示柴油发电机在t时段处于开机状态，取值为0时表示处于停机状态；aDE和bDE为柴油发电机的油耗特性成本系数；PDE，t为柴油发电机在t时段的运行功率；为柴油发电机的额定功率；是t时段双向换流器正向换流运行状态标志位，1表示t时段存在正向换流，0表示不存在正向换流，是t时段双向换流器负向换流运行状态标志位，1表示t时段存在负向换流，0表示不存在负向换流；为双向换流器在t时段从交流母线到直流母线的正向换流功率；为双向换流器在t时段从直流母线到交流母线的负向换流功率；PWT，t和PPV，t分别是风机和光伏在t时段的发电功率；和分别表示t时段交流区被切除的负荷功率和直流区被切除的负荷功率；和分别为储能在t时段的充电功率和放电功率；交直流微网的鲁棒经济调度模型的约束条件为：0≤PWT，t≤wWT，t，0≤PPV，t≤wPV，t(36)IDE，t+MDE，t≤1，IDE，t-MDE，t＝UDE，t-UDE，t-1(39)式(11)为风机和光伏的发电功率约束；式(12)-(14)为柴油发电机的最小持续开机时间、最小持续关机时间和最大持续开机时间约束，和分别为柴油发电机的最小持续开机时段数限值、最小持续关机时段数限值和最大持续开机时段数限值；式(15)为柴油发电机运行功率上下限及爬坡速度约束，和为柴油发电机开机状态下运行功率的上限值和下限值，和为柴油发电机的单位时段内下爬坡和上爬坡的速率限值；式(16)-(17)为储能最大充放电功率和储能荷电状态约束，和为储能的最大充电和放电功率限值，SOCmax和SOCmin为储能允许荷电状态的上下限值，SOC0和SOCNt为储能在调度周期的始末荷电状态限值，ηC和ηD为储能充放电效率；Δt为调度时段间隔；式(18)-(19)为双向换流器的换流功率及功率波动约束，和表示正向换流和负向换流的运行功率限值，和表示双向换流器在相邻时段功率波动的下限值和上限值；式(20)为各时段交直流被切除负荷运行功率约束，和是t时段交流和直流最大的可切除负荷功率限值；式(21)-(22)为直流区和交流区的功率平衡约束，和为双向换流器的正向和负向换流效率限值。进一步的，本专利技术中，步骤40)的具体内容包括：步骤401)：将式(6)-(22)表示的鲁棒经济调度模型写成以下矩阵表示形式：s.t.Ax≤b，x∈{0，1}(49)Cy≤f-Ex-Fu(50)式中，x表示鲁棒经济调度模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤10)获取不确定性的预测参数，分配各个偏差区间的不确定性时段预算数；步骤20)基于步骤10)的不确定性的预测参数和不确定性时段预算数构造多区间不确定性集；步骤30)获取交直流微网中各单元的运行成本系数和运行限值，基于步骤20)构造的多区间不确定性集建立交直流微网的鲁棒经济调度模型；步骤40)求解鲁棒经济调度问题：利用列约束生成算法迭代求解所述交直流微网的鲁棒经济调度模型形成的优化问题，获得交直流微网的鲁棒运行计划。

【技术特征摘要】
1.一种基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤10)获取不确定性的预测参数，分配各个偏差区间的不确定性时段预算数；步骤20)基于步骤10)的不确定性的预测参数和不确定性时段预算数构造多区间不确定性集；步骤30)获取交直流微网中各单元的运行成本系数和运行限值，基于步骤20)构造的多区间不确定性集建立交直流微网的鲁棒经济调度模型；步骤40)求解鲁棒经济调度问题：利用列约束生成算法迭代求解所述交直流微网的鲁棒经济调度模型形成的优化问题，获得交直流微网的鲁棒运行计划。2.根据权利要求1所述的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，所述步骤10)中获取的不确定性的预测参数包括不确定性的预测标称值、不确定性的总时段预算数、不确定性的预测偏差区间数、各个偏差区间的发生概率、各个偏差区间的预测上偏差值和下偏差值，将所获取的不确定性的预测参数代入下式，计算出各个偏差区间的不确定性时段预算数，即实现了将不确定性的总时段预算数分配到各个偏差区间：式中，b表示第b个预测偏差区间，Nb为不确定性的预测偏差区间数，为源荷不确定性的单元；和为单元在第b个和第b+1个预测偏差区间分配得到的不确定性时段预算数；为t时段单元在第b个预测偏差区间的预测上偏差值；为t时段单元的最大预测上偏差值；为单元的不确定性总时段预算数；和表示第b个和第b+1个预测偏差区间的发生概率；WT、PV、LA、LD分别为交直流微网中的风机、光伏、交流负荷、直流负荷。3.根据权利要求2所述的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，所述步骤20)的具体流程为：式中，为单元的多区间不确定性集；和分别是t时段单元的运行功率实际值和不确定性预测标称值；为t时段单元在第b个预测偏差区间的预测下偏差值；和分别为t时段单元在第b个预测偏差区间的上偏差引入参数和下偏差引入参数；Nt为一个调度周期总时段数；为一个调度周期单元的总偏差功率与不确定性预测标称值总额的误差范围。4.根据权利要求3所述的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，所述步骤30)中，各单元的运行成本系数和运行限值包括与柴油发电机、储能、双向换流器、风机、光伏及交直流负荷相关的所有的成本系数和运行限值，交直流微网的鲁棒经济调度模型包括目标函数和约束条件，将成本系数、运行限值和步骤20)所构造的多区间不确定性集代入下式中建立交直流微网的鲁棒经济调度模型的目标函数：式(6)为该交直流微网的鲁棒经济调度模型的目标函数，式(6)中的成本相关项分别根据下式计算得到：式中，和分别为柴油发电机的启动、关停和燃料成本；和分别为柴油发电机的启动、关停和燃料成本系数；和分别为柴油发电机、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本；和分别为柴油发电机、储能、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本系数；为负荷切除停电惩罚成本；为负荷切除停电惩罚成本系数；为储能损耗成本；为储能损耗成本系数；IDE，t为t时段柴油发电机的启动标志位，1表示柴油发电机在t时段被启动，0表示未被启动；MDE，t为t时段柴油发电机的关停标志位，1表示柴油发电机在t时段被...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，邱海峰，周苏洋，龙寰，吴志，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32