一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法技术

本发明专利技术涉及电力系统调度技术领域，具体涉及一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，包括以下步骤：步骤一：建立光储充能量路由器及其组件的数学模型；步骤二：将全天划分为等长的N个时段；步骤三：建立经济最优的目标函数；步骤四：建立约束条件；步骤五：对优化问题进行求解，获得日前经济优化调度结果。本发明专利技术的实质性效果是：在综合考虑多种能源因素的情况下，对电网及能源路由器各端口资源进行合理规划调度；本发明专利技术优化了电动汽车充电行为，提了升配电网电压质量，发掘了储能装置潜力，获得了经济最优的日前优化调度结果，与传统方案相比，具有较大优势。

A Day-ahead Economic Optimal Scheduling Method for Optical Energy Storage Routers

【技术实现步骤摘要】
一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法
本专利技术涉及电力系统调度
，具体涉及一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法。
技术介绍
光伏、风电等分布式电源的快速发展，对配电网的稳定运行带来了严峻挑战。同时，储能系统和电动汽车等新型柔性负荷的出现，为配电网优化运行提供了更多的控制量。未来的配电系统将呈现交直混合、多向潮流、高度可控等灵活配电特征。如何合理利用分布式电源和多元负荷提高配电网的运行经济性和稳定性成为一个重要课题。其中，在低压配电网中应用多端口能量路由器(EnergyRouter，ER)进行潮流的优化是重要手段之一。目前，分布式发电以就地消纳为主，多余电能可在并网模式下回馈给电网。基于直流母线的能量路由器作为连接直流分布式电源和多元新型负荷的能量管理系统，可利用电力电子变换器实现功率转换和电压匹配，并可以调节直流微网内部潮流流动，与传统基于交流母线的多变换器并联系统相比，具有效率高、成本低和可靠性高的优势。利用能量路由器连接光伏、储能、充电汽车与配电网，并采取适当的优化调度策略，可以大大改善无序并网对配电网带来的影响，实现发掘多元负荷的潜力，提高用户功能经济性，增强配电网运行稳定性为目的。中国专利CN107611974A，公开日2018年1月19日，一种能量路由器，所述能量路由器包括：驱动程序适配模块、端口模块以及CAN总线。所述端口模块包括多个第一端口，每个第一端口用于在与能源设备连接时，建立所述能源设备与所述能量路由器之间的通信链路以及能源连接链路；所述驱动程序适配模块用于根据与所述每个第一端口连接的能源设备的种类、型号以及电气参数为所述每个第一端口适配对应的驱动程序。通过设置统一的能源设备接入端口，并通过驱动程序适配模块根据能源设备的种类、型号以及电气参数为对应的接入端口适配合适的驱动程序，从而降低了接入端口设计的复杂性，提高了接入端口的通用性。但其没有提供基于能量路由器的含光储充微电网的优化调度方案。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：目前缺乏基于能量路由器的含光储充微电网的优化调度策略的技术问题。提出了一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法。该方法能够实现对接入能量路由器的光伏、储能设备、充电汽车进行有效调度，可以合理配置各类新型源荷资源，降低运行成本。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，包括以下步骤：步骤一：建立光储充能量路由器及其组件的数学模型；步骤二：将全天划分为等长的N个时段；步骤三：建立经济最优的目标函数；步骤四：建立约束条件；步骤五：对优化问题进行求解，获得日前经济优化调度结果。作为优选，光储充能量路由器及其组件的数学模型包括能量路由器功率流向模型、能量路由器与配网关系模型和电动汽车优化调度模型；所述能量路由器功率流向模型为：PER＝PB+PPV-PEV，其中，PER为能量路由器向电网输送的有功功率，PB为储能装置流向能量路由器的功率，PPV为光伏发电流向能量路由器的功率，PEV为能量路由器流向充电桩的功率；所述能量路由器与配网关系模型为：PGrid+PER＝PLoadQGrid+QER＝QLoad其中，PGrid、QGrid分别为电网传输的有功功率和无功功率，PER、QER分别为能量路由器并网的有功功率和无功功率，PLoad、QLoad分别为负荷的有功功率和无功功率，R、X为变压器与交流母线之间传输线路的电阻值和电抗值，UAC为能量路由器并网点的交流母线电压，Urated为交流母线额定电压；所述电动汽车优化调度模型为：Ei＜PEV_A(TE_i-TS_i)，其中，PEV_A为充电桩输出功率，Ei为在TS_i到TE_i的时间内电动汽车充满所需的电量，PEV为充电时间段中光储充能量路由器流向充电桩的功率：其中，为充电桩i输出功率，N为充电桩集合，δi为充电桩i开关状态量，δi取值0或1。作为优选，对优化中的单日时间划分为N个均等的时段，每个时段持续的时间ΔT为：在已知下一日内N个时段的负荷预测结果与光伏预测结果的基础上，对下一日中t＝1,2,…,N时段时能量路由器端口功率流进行优化。作为优选，建立经济最优目标函数：其中，C为总费用，PGrid(t)为t时段的电网传输的有功功率，CGrid(t)为t时段的分时电价，CPV为光伏上网电价。作为优选，所述约束条件包括储能装置约束、光伏并网约束、电动汽车约束、配网电压约束、功率平衡约束和容量约束；所述储能装置约束为：储能装置的充放电功率存在上限，且SOC不宜过高或过低，存在如下约束：-Pdis_max≤PB(t)≤Pch_max，SOCmin≤SOC(t)≤SOCmax，其中PB(t)为t时段储能装置流向能量路由器的功率，Pch_max、Pdis_max分别为储能装置最大充放电功率，SOC(t)为t时段储能装置的SOC，SOCmax与SOCmin分别为储能装置SOC的上下限值；所述光伏并网约束为：当能量路由器向电网输送功率时，Pgrid(t)为负，并且满足约束：Pgrid(t)≥-PPV(t)，其中，Pgrid(t)为t时段电网传输的有功功率，PPV(t)为t时段光伏预测功率；所述电动汽车约束为：充电桩功率PEV(t)与充电桩开关量δ(t)满足如下约束：PEV(t)＝δ(t)PEV_A，其中，PEV(t)为t时段能量路由器流向充电桩的功率，δ(t)为t时段充电桩开关状态量，δ(t)∈{0，1}，PEV_A为充电桩平均输出功率；对于M个充电行为，需满足充电约束：其中，TS_k、TE_k、Ek分别为第k个充电行为的开始时间、结束时间与待充电量；对于没有充电行为的时段，需满足约束：其中，TM为M个充电行为所处时段的集合；所述配网电压约束为：为防止电压跌落或越限，需满足电压约束：|UAC(t)-Urated|≤αUrated，其中α为最大允许电压偏差与额定电压之比；所述功率平衡约束为：能量路由器内部、并网交流母线处，需满足功率平衡约束：PER(t)＝PB(t)+PPV(t)-PEV(t)，PGrid(t)+PER(t)＝PLoad(t)，QGrid(t)+QER(t)＝QLoad(t)，其中，PER(t)为t时段能量路由器向电网输送的有功功率，PB(t)为t时段储能装置流向能量路由器的功率，PPV(t)为t时段光伏发电流向能量路由器的功率，PEV(t)为t时段能量路由器流向充电桩的功率，PGrid(t)、QGrid(t)分别为t时段电网传输的有功功率和无功功率，PLoad(t)、QLoad(t)分别为t时段负荷的有功功率和无功功率；所述容量约束为：能量路由器并网功率需满足并网逆变器容量约束：其中，PER(t)、QER(t)分别为t时段能量路由器向电网输送的有功功率，SER为能量路由器中并网逆变器的容量。本专利技术的实质性效果是：在综合考虑多种能源因素的情况下，对电网及能源路由器各端口资源进行合理规划调度；本专利技术优化了电动汽车充电行为，提了升配电网电压质量，发掘了储能装置潜力，获得了经济最优的日前优化调度结果，与传统方案相比，具有较大优势。附图说明图1为实施例一光储充能量路由器的日前经济优化调度方法流程框图。图2为适用于实施例一的能量路由器结构示意图。图3为实施例一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立光储充能量路由器及其组件的数学模型；步骤二：将全天划分为等长的N个时段；步骤三：建立经济最优的目标函数；步骤四：建立约束条件；步骤五：对优化问题进行求解，获得日前经济优化调度结果。

【技术特征摘要】
1.一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立光储充能量路由器及其组件的数学模型；步骤二：将全天划分为等长的N个时段；步骤三：建立经济最优的目标函数；步骤四：建立约束条件；步骤五：对优化问题进行求解，获得日前经济优化调度结果。2.根据权利要求1所述的一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，光储充能量路由器及其组件的数学模型包括能量路由器功率流向模型、能量路由器与配网关系模型和电动汽车优化调度模型，所述能量路由器功率流向模型为：PER＝PB+PPV-PEV，其中，PER为能量路由器向电网输送的有功功率，PB为储能装置流向能量路由器的功率，PPV为光伏发电流向能量路由器的功率，PEV为能量路由器流向充电桩的功率；所述能量路由器与配网关系模型为：PGrid+PER＝PLoad，QGrid+QER＝QLoad，其中，PGrid、QGrid分别为电网传输的有功功率和无功功率，PER、QER分别为能量路由器并网的有功功率和无功功率，PLoad、QLoad分别为负荷的有功功率和无功功率，R、X为变压器与交流母线之间传输线路的电阻值和电抗值，UAC为能量路由器并网点的交流母线电压，Urated为交流母线额定电压；所述电动汽车优化调度模型为：Ei＜PEV_A(TE_i-TS_i)其中，PEV_A为充电桩输出功率，Ei在TS_i到TE_i的时间内电动汽车充满所需的电量；PEV为充电时间段中光储充能量路由器流向充电桩的功率：其中，为充电桩i输出功率，N为充电桩集合，δi为充电桩i开关状态量，δi取值0或1。3.根据权利要求1或2所述的一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，将目标全天时间划分为N个均等的时段，每个时段持续的时间ΔT为：在已知下一日内N个时段的负荷预测结果与光伏预测结果的基础上，对下一日中t＝1，2，…，N时段时能量路由器端口功率流进行优化。4.根据权利要求1或2所述的一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，建立经济最优目标函数：其中，C为总费用，PGrid(t)为t时段的电网传输的有功功率，CGrid(t)为t时段的分时电价，CPV为光伏上网电价。5.根据权利要求3所述的一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，建立经济最优目标函数：其中，C为总费用，PGrid(t)为t时段的电网传输的有功功率，CGrid(t)为t时段的分时电价，CPV为光伏上网电价。6.根据权利要求1或2所述的一种光储充能量路由器的日前经济优化调度方法，其特征在于，所述约束条件包括储能装置约束、光伏并网约束、电动汽车约束、配网电压约束、功率平衡约束和容量约束；所述储能装置约束为：储能装置的充放电功率存在上限，且SOC不宜过高或过低，存在如下约束：-Pdis_max≤PB(t)≤Pch_max，SOCmin≤SOC(t)≤SOCmax，其中，PB(t)为t时段储能装置流向能量路由器的功率，Pch_max、Pdis_max分别为储能装置最大充放电功率，SOC(t)为t时段储能装置的SOC，SOCmax与SOCmin分别为储能装置SOC的上下限值；所述光伏并网约束为：当能量路由器向电网输送功率时，Pgrid(t)为负，并且满足约束：Pgrid(t)≥-PPV(t)，其中，Pgrid(t)为t时段电网传输的有功功率，PPV(t)为t时段光伏预测功率；所述电动汽车约束为：充电桩功率PEV(t)与充电桩开关量δ(t)满足如下约束：PEV(t)＝δ(t)PEV_A，其中，PEV(t)为t时段能量路由器流向充电桩的功率，δ(t)为t时段充电桩开关状态量，δ(t)∈{0，1}，PEV_A为充电桩平均输出功率；对于M个充电行为，需满足充电约束：其中，TS_...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷伟斌，陈锡祥，陈嵘，郑伟民，孙可，郁家麟，陈理，李春，郑朝明，刘伟，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33