一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，首先建立独立型交直流混合微网经济运行的目标函数，该目标函数考虑了设备的启停、燃料和运行维护成本等；接着建立微网优化调度的系统运行及各设备单元的运行约束，包括系统功率平衡约束和设备单元运行约束；最后建立微网运行的两阶段鲁棒优化调度模型，考虑源荷不确定性和换流联络线断线不确定性。通过求解上述优化模型得到独立型交直流混合微网中各设备的运行控制量，依据此结果进行相应的控制与运行。本发明专利技术能够有效处理微网优化调度中的多种类型不确定性问题，保证系统运行的经济性。

A Two-stage Robust Optimal Scheduling Method for Independent AC/DC Hybrid Microgrid

【技术实现步骤摘要】
一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法
本专利技术属于领域独立型交直流混合微网
，具体涉及一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法。
技术介绍
由于化石能源的日益枯竭及其对生态环境的高污染，以风能、太阳能为代表的可再生清洁能源得到了广泛关注，目前越来越多的可再生能源发电接入了电网。交直流混合微网作为一种新型微网结构，通过双向换流器连接交流与直流母线，实现了交直流的分区供电。交直流混合微网的优化调度相比于传统交流微网更加复杂，为了保证微网可靠经济地运行，需为微网制定合理的运行调度计划。可再生能源受自然条件的影响具有较大随机性和间歇性，而负荷预测也会有一定的误差，因此微网中存在较多功率不确定性因素，这给微网的优化调度带来了巨大挑战。目前常用的处理方法为随机优化和鲁棒优化，而鲁棒优化利用更易准确获取的不确定性区间即能求解出满足所有可能场景的优化调度方案，且该方法无需多次优化，所以鲁棒优化在微网优化调度中得到越来越多的关注。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，通过建立微网运行的两阶段鲁棒优化调度模型，使微网系统在最恶劣的情况下仍能以较为经济的方式安全运行，消除了可再生能源和负荷不确定性及换流联络线断线带来的不利影响。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，包括：获取独立型交直流混合微网经济运行的目标函数，所述目标函数考虑了设备的启停、燃料和运行维护成本；获取独立型交直流混合微网运行约束中的确定性约束；基于所述独立型交直流混合微网经济运行的目标函数和独立型交直流混合微网运行约束中的确定性约束，建立独立型交直流混合微网运行的两阶段鲁棒优化调度模型，其中考虑了源荷不确定性和换流联络线断线不确定性；求解上述两阶段鲁棒优化调度模型得到独立型交直流混合微网中各设备的运行控制量，依据此结果进行相应的控制与运行。优选地，所述独立型交直流混合微网经济运行的目标函数为：式中，C表示系统运行成本；和分别表示柴油发电机的启动和关停成本；表示柴油发电机的燃料成本；和分别表示柴油发电机、储能、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本；表示储能损耗成本；表示负荷切除的停电惩罚费用。优选地，所述柴油发电机的启动和关停成本表达式如式(2)所示：式中，和分别表示柴油发电机一次启动和关停的成本系数；t表示当前时刻；Nt表示优化所包含的总时段数；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表示柴油发电机在t时段未被启动；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表示柴油发电机在t时段未被关停；所述柴油发电机的燃料成本表达式如式(3)所示：式中，表示燃料价格系数；aDE和bDE分别表示柴油发电机耗油特性系数；PDE,t和分别表示柴油发电机在t时段的运行功率和额定功率；UDE,t表示t时段柴油发电机的运行状态，1表示柴油发电机在t时段处于开机状态，0表示柴油发电机在t时段处于停机状态；Δt为两时段的时间间隔；所述柴油发电机的运行维护成本如式(4)所示：式中，表示柴油发电机运行维护成本系数；PDE,t表示柴油发电机在t时段的运行功率；Δt为两时段的时间间隔；所述储能运行维护成本如式(5)所示：式中，表示储能运行维护成本系数；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；Δt为两时段的时间间隔；所述双向换流器运行维护成本如式(6)所示：式中，表示双向换流器运行维护成本系数；表示双向换流器在t时段从交流母线到直流母线的换流功率；表示双向换流器在t时段从直流母线到交流母线的换流功率；Δt为两时段的时间间隔；所述风机和光伏运行维护成本如式(7)所示：式中，和分别表示风机和光伏的运行维护成本系数；PWT,t和PPV,t分别表示风机和光伏在t时段的发电功率；Δt为两时段的时间间隔；所述储能损耗成本如式(8)所示：式中，表示储能损耗成本系数；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；Δt为两时段的时间间隔；所述负荷切除的停电惩罚费用如式(9)所示：式中，表示切负荷惩罚费用系数；和分别表示t时段交流区和直流区被切除的负荷功率；Δt为两时段的时间间隔。优选地，所述独立型交直流混合微网的确定性约束包括系统运行约束、风光发电运行约束、柴油发电机运行约束、储能运行约束、双向换流器运行约束和交直流负荷运行约束；所述系统运行约束包括直流功率平衡约束、交流功率平衡约束和换流功率平衡约束优选地，所述直流功率平衡约束如式(10)所示：式中，PPV,t为光伏在t时段的发电功率；为t时段经双向换流器流入直流区的功率；表示t时段直流负荷的计划运行功率；表示t时段直流区被切除的负荷功率；表示t时段直流可转移负荷的运行功率；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；所述交流功率平衡约束如式(11)所示：式中，PWT,t表示风机在t时段的发电功率；PDE,t表示柴油发电机在t时段的运行功率；为t时段经双向换流器流入交流区的功率；表示t时段交流负荷的计划运行功率；表示t时段交流区被切除的负荷功率；表示t时段交流可转移负荷的运行功率；所述换流功率平衡约束如式(12)、(13)所示：式中，为t时段经双向换流器流入直流区的功率；为t时段经双向换流器流入交流区的功率；和分别表示双向换流器正向和负向换流效率；表示双向换流器在t时段从交流母线到直流母线的换流功率；表示双向换流器在t时段从直流母线到交流母线的换流功率；所述风光发电运行约束如式(14)、(15)所示：式中，PWT,t和PPV,t分别表示风机和光伏在t时段的发电功率；为t时段风机最大可输出功率；为t时段光伏最大可输出功率；所述柴油发电机运行约束如式(16)-(22)所示：IDE,t+MDE,t≤1(19)IDE,t-MDE,t＝UDE,t-UDE,t-1(20)式(16)-(18)分别限定了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；式(19)表示任意时段柴油发电机只能有一个启停状态变化；式(20)给出启停标志位和开停机运行状态之间的关系；式(21)为柴油发电机的运行功率上下限；式(22)为柴油发电机的爬坡速度约束；k表示第k个时段；和分别表示柴油发电机的最小持续开机时段数、最小持续关机时段数和最大持续开机时段数；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表示柴油发电机在t时段未被启动；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表示柴油发电机在t时段未被关停；UDE,t和UDE,t-1分别表示t和t-1时段柴油发电机的运行状态，1表示柴油发电机在t时段处于开机状态，0表示柴油发电机在t时段处于停机状态；PDE,t和PDE,t-1分别表示柴油发电机在t和t-1时段的运行功率；和分别表示柴油发电机开机状态下运行功率的上限和下限；和分别表示柴油发电机的单位时段下爬坡和上爬坡的速率限值；所述储能运行约束如式(23)-(26)所示：Smin≤S(t)≤Smax(25)S(0)＝S(Nt)(26)式(23)表示储能的最大充放电功率约束；和分别表示储能在t时段的充电和放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，其特征在于，包括：获取独立型交直流混合微网经济运行的目标函数，所述目标函数考虑了设备的启停、燃料和运行维护成本；获取独立型交直流混合微网运行约束中的确定性约束；基于所述独立型交直流混合微网经济运行的目标函数和独立型交直流混合微网运行约束中的确定性约束，建立独立型交直流混合微网运行的两阶段鲁棒优化调度模型，其中考虑了源荷不确定性和换流联络线断线不确定性；求解上述两阶段鲁棒优化调度模型得到独立型交直流混合微网中各设备的运行控制量，依据此结果进行相应的控制与运行。

【技术特征摘要】
1.一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，其特征在于，包括：获取独立型交直流混合微网经济运行的目标函数，所述目标函数考虑了设备的启停、燃料和运行维护成本；获取独立型交直流混合微网运行约束中的确定性约束；基于所述独立型交直流混合微网经济运行的目标函数和独立型交直流混合微网运行约束中的确定性约束，建立独立型交直流混合微网运行的两阶段鲁棒优化调度模型，其中考虑了源荷不确定性和换流联络线断线不确定性；求解上述两阶段鲁棒优化调度模型得到独立型交直流混合微网中各设备的运行控制量，依据此结果进行相应的控制与运行。2.根据权利要求1所述的一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，其特征在于：所述独立型交直流混合微网经济运行的目标函数为：式中，C表示系统运行成本；和分别表示柴油发电机的启动和关停成本；表示柴油发电机的燃料成本；和分别表示柴油发电机、储能、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本；表示储能损耗成本；表示负荷切除的停电惩罚费用。3.根据权利要求2所述的一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，其特征在于：所述柴油发电机的启动和关停成本表达式如式(2)所示：式中，和分别表示柴油发电机一次启动和关停的成本系数；t表示当前时刻；Nt表示优化所包含的总时段数；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表示柴油发电机在t时段未被启动；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表示柴油发电机在t时段未被关停；所述柴油发电机的燃料成本表达式如式(3)所示：式中，表示燃料价格系数；aDE和bDE分别表示柴油发电机耗油特性系数；PDE,t和分别表示柴油发电机在t时段的运行功率和额定功率；UDE,t表示t时段柴油发电机的运行状态，1表示柴油发电机在t时段处于开机状态，0表示柴油发电机在t时段处于停机状态；Δt为两时段的时间间隔；所述柴油发电机的运行维护成本如式(4)所示：式中，表示柴油发电机运行维护成本系数；PDE,t表示柴油发电机在t时段的运行功率；Δt为两时段的时间间隔；所述储能运行维护成本如式(5)所示：式中，表示储能运行维护成本系数；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；Δt为两时段的时间间隔；所述双向换流器运行维护成本如式(6)所示：式中，表示双向换流器运行维护成本系数；表示双向换流器在t时段从交流母线到直流母线的换流功率；表示双向换流器在t时段从直流母线到交流母线的换流功率；Δt为两时段的时间间隔；所述风机和光伏运行维护成本如式(7)所示：式中，和分别表示风机和光伏的运行维护成本系数；PWT,t和PPV,t分别表示风机和光伏在t时段的发电功率；Δt为两时段的时间间隔；所述储能损耗成本如式(8)所示：式中，表示储能损耗成本系数；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；Δt为两时段的时间间隔；所述负荷切除的停电惩罚费用如式(9)所示：式中，表示切负荷惩罚费用系数；和分别表示t时段交流区和直流区被切除的负荷功率；Δt为两时段的时间间隔。4.根据权利要求1所述的一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，其特征在于：所述独立型交直流混合微网的确定性约束包括系统运行约束、风光发电运行约束、柴油发电机运行约束、储能运行约束、双向换流器运行约束和交直流负荷运行约束；所述系统运行约束包括直流功率平衡约束、交流功率平衡约束和换流功率平衡约束。5.根据权利要求4所述的一种独立型交直流混合微网的两阶段鲁棒优化调度方法，其特征在于：所述直流功率平衡约束如式(10)所示：式中，PPV,t为光伏在t时段的发电功率；为t时段经双向换流器流入直流区的功率；表示t时段直流负荷的计划运行功率；表示t时段直流区被切除的负荷功率；表示t时段直流可转移负荷的运行功率；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；所述交流功率平衡约束如式(11)所示：式中，PWT,t表示风机在t时段的发电功率；PDE,t表示柴油发电机在t时段的运行功率；为t时段经双向换流器流入交流区的功率；表示t时段交流负荷的计划运行功率；表示t时段交流区被切除的负荷功率；表示t时段交流可转移负荷的运行功率；所述换流功率平衡约束如式(12)、(13)所示：式中，为t时段经双向换流器流入直流区的功率；为t时段经双向换流器流入交流区的功率；和分别表示双向换流器正向和负向换流效率；表示双向换流器在t时段从交流母线到直流母线的换流功率；表示双向换流器在t时段从直流母线到交流母线的换流功率；所述风光发电运行约束如式(14)、(15)所示：式中，PWT,t和PPV,t分别表示风机和光伏在t时段的发电功率；为t时段风机最大可输出功率；为t时段光伏最大可输出功率；所述柴油发电机运行约束如式(16)-(22)所示：IDE,t+MDE,t≤1(19)IDE,t-MDE,t＝UDE,t-UDE,t-1(20)式(16)-(18)分别限定了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；式(19)表示任意时段柴油发电机只能有一个启停状态变化；式(20)给出启停标志位和开停机运行状态之间的关系；式(21)为柴油发电机的运行功率上下限；式(22)为柴油发电机的爬坡速度约束；k表示第k个时段；和分别表示柴油发电机的最小持续开机时段数、最小持续关机时段数和最大持续开机时段数；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表示柴油发电机在t时段未被启动；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表示柴油发电机在t时段未被关停；UDE,t和UDE,t-1分别表示t和t-1时段柴油发电机的运行状态，1表示柴油发电机在t时段处于开机状态，0表示柴油发电机在t时段处于停机状态；PDE,t和PDE,t-1分别表示柴油发电机在t和t-1时段的运行功率；和分别表示柴油发电机开机状态下运行功率的上限和下限；和分别表示柴油发电机的单位时段下爬坡和上爬坡的速率限值；所述储能运行约束如式(23)-(26)所示：Smin≤S(t)≤Smax(25)S(0)＝S(Nt)(26)式(23)表示储能的最大充放电功率约束；和分别表示储能在t时段的充电和放电功率；和分别为储能的最大充电和放电功率；Smin和Smax分别表示储能允许荷电状态的下限和上限；S(t)和S(t-1)分别表示t和t-1时段储能的荷电状态；Δt为两时段的时间间隔；ηC和ηD分别表示储能的充电和放电效率；S(0)表示储能的初始荷电状态；S(Nt)表示储能在调度周期末的荷电状态；所述双向换流器运行约束如式(27)-(29)所示：式(27)为双向换流器的换流功率限值约束；式(28)表示双向换流器在任意时段只有一种换流运行状态；式(29)表示双向换流器的功率波动约束；是t时段双向换流器的正向换流运行状态标志，1表示t时段存在正向换流，0表示t时段不存在正向换流；是t时段双向换流器的负向换流运行状态标志，1表示t时段存在负向换流，0表示t时段不存在负向换流；和分别表示双向换流器在t和t-1时段从交流母线到直流母线的换流功率；和分别表示双向换流器在t和t-1时段从直流母线到交流母线的换流功率；和分别表示正向换流和负向换流的运行功率最大限值；和分别表示双向换流器在相邻时段运行功率波动的下限值和上限值；所述交直流负荷运行约束如式(30)-(32)所示：式(30)-(31)分别限定了各时段交直流被切除负荷和可调度负荷的运行功率；和分别表示t时段交流区和直流区被切除的负荷功率；和分别表示t时段交流和直流最大的可切除负荷功率；和分别表示t时段交流和直流可转移负荷的运行功率，和分别表示t时段交流和直流可调度负荷的最大运行功率；[tac,1,tac,end]表示交流可调度负荷的运行时段区间...

【专利技术属性】
技术研发人员：漆苗，孙文凯，尹云剑，单光瑞，赵旭峰，陈虎，李明阳，张锐，贾锴，张钰，耿鹏彪，龚一平，华伟，陈昊，张兆君，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32