一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法技术

本发明专利技术公开了一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，包括以下步骤：步骤a：建立交直流混联微电网动态经济调度模型；步骤b：根据步骤a得到的模型，将运行成本微增率选为一致性状态变量，根据等微增率准则，分布式求解交直流混联微电网的经济调度问题，并在有限步内算法收敛；步骤c：对步骤b中计算得出的各机组单元的稳态功率中，不满足其运行约束的单元并进行分类处理；步骤d：基于负荷虚拟值的二次调整策略，分别实现交流子微网和直流子微网各自的最优调度。本发明专利技术提供的一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，能够解决交直流混联微电网的多时段动态经济调度问题。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法
本专利技术涉及一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，属于新能源发电和智能电网

技术介绍
微电网的经济调度与协调控制是保证其经济可靠运行的基础。现阶段通常采用集中式的控制方式。通过微电网控制中心对整个微电网内的发电单元、储能单元及负荷单元统一协调控制，结构简单、控制精度高，但是灵活性和可靠性较差，MGCC出现故障、遭受网络攻击或通信结构发生改变时，集中式的控制方式就无法完成控制目标。分布式控制可以克服全局通信及统一控制的缺陷，仅依靠自身和邻居单元的信息来实现全局优化，能够满足分布式电源即插即用的要求，同时也保证了微电网内用户单元信息的私密性。一致性算法是实现分布式控制的重要手段，国内外对一致性算法解决微电网的经济调度问题已开展了一些研究工作。徐熙林等以最小发电成本为优化目标，提出一种基于领导-跟随的双层一致性算法解决经济调度问题，但仍需要领导者节点收集全局信息。张鑫等考虑发电单元和负荷单元的通信，以发电机组的增量成本和柔性负荷的增量效益作为一致性变量,提出了基于供需不平衡量反馈的一致性算法解决微电网的能量管理问题。上述所采用的一致性算法均为渐进一致性算法，其收敛特性取决于通信拓扑结构，实际应用往往要求系统响应速度快、收敛时间短,能够在有限的时间内达到一致性。顾伟等利用有限步一致性算法提出直流微电网的分布式协同控制策略，李一琳等将有限步一致性算法应用到微电网的经济调度中，得到了较好的收敛性能。上述的研究对象多为交流微电网或直流微电网，而对于交直流混联微电网的分布式经济调度鲜有研究，并且目前一致性算法主要用于单时段经济调度，多时段的动态经济调度需要考虑某些单元各时段间的耦合约束，例如发电机爬坡，BESS的荷电状态(stateofcharge,SOC)等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种能够解决交直流混联微电网的多时段动态经济调度问题的交直流混联微电网分布式动态经济调度方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，包括以下步骤：步骤a：建立交直流混联微电网动态经济调度模型；步骤b：根据步骤a得到的模型，将运行成本微增率选为一致性状态变量，根据等微增率准则，分布式求解交直流混联微电网的经济调度问题，并在有限步内算法收敛；步骤c：对步骤b中计算得出的各机组单元的稳态功率中，不满足其运行约束的单元并进行分类处理；步骤d：基于负荷虚拟值的二次调整策略，分别实现交流子微网和直流子微网各自的最优调度。步骤a具体包括以下步骤：步骤a1，以微电网日发电成本最小为目标建立目标函数：步骤a2，确定各个单元的运行约束与供需平衡约束条件；步骤a3，应用拉格朗日乘子法对单时段分布式经济调度模型进行处理，得到运行成本系数整合的统一形式。步骤a1中目标函数具体表达式如下：其中：T为日调度周期内的时间段数，STG为传统发电机组单元集合，SWT为风力发电机组单元集合，SSL为光伏发电机组单元集合，SBS为储能系统单元集合；PTG,i(t)、PWT,j(t)、PSL,k(t)、PBS,r(t)分别为传统发电机组i、风机单元j、光伏单元k、储能单元r在t时刻的有功输出功率；Ci(PTG,i(t))、Cj(PWT,j(t))、Ck(PSL,k(t))、Cr(PBS,r(t))分别为集合的发电成本函数。步骤a2中，约束条件包括有功供需平衡约束、传统发电机组运行约束、储能单元运行约束、风机光伏出力约束和交直流联络线约束。步骤a3中，令λ表示拉格朗日乘子，不考虑不等式约束条件下，原优化问题转化为：其中，PDM,s为负荷单元对应的负荷需求值，SDM为交直流混联微电网内所有负荷单元的集合；应用Karush-Kuhn-Tucke一阶最优性条件，对决策量和拉格朗日乘子求偏导：当各运行成本微增率相等时，拉格朗日函数L取得最小值，所得的λ为最优微增率；其中，ai和bi为传统发电机组成本函数系数，ωj和ωk为弃风弃光成本系数，ar为储能单元运行成本函数系数。将对应的运行成本系数整合，得到统一形式：i∈STG∪SWT∪SSL∪SBS，即其中，为整合后单元i的运行成本系数，Pi为单元i的有功出力。步骤b具体步骤为：设有n个机组单元，包含传统发电机组、风机光伏单元和储能单元。则负荷总功率可以表达为：i∈STG∪SWT∪SSL∪SBS，式中，PDM表示负荷总功率，PDM,i表示第i个机组单元的负荷功率；根据等微增率准则，得出最优微增率的表达式为：利用有限一致性算法求解最优微增率，并且在单位段内取初始值Vi0和Wi0分别为：据交直流混联微电网的通信拓扑结构，构造相应的辅助矩阵，进行迭代更新：其中，Vik+1、rii、Vik、rij、Wik+1、Wik、Ni就是对应初始值Vi0和Wi0，构建举证迭代函数；计算得出：λik为机组单元i的微增率值，Pik为机组单元i的功率值；经过D步迭代，机组单元i的微增率值和功率值都能达到最优值，即和其中Pi*表示D步迭代后机组单元i的功率最优值。步骤c具体步骤为：令Ω表示超出约束范围的机组单元集合，即Ω＝{i∈{1,2,…,n}|Pi≥Pimax∪Pi≤Pimin}，其中Pi表示第i个机组单元的稳态功率，Pimax和Pimin分别表示机组单元i功率上限和下限；对于超出功率限制的机组单元i来说，用其限值作为其稳态功率值，i∈Ω，在考虑机组单元功率约束情况下，各单元功率微增率最优值可表示为：有限步一致性算法求解最优微增率，取初始值Qi0、Yi0和Zi0，Qi0、Yi0和Zi0分别为构造的函数；依据交直流混联微电网的通信拓扑结构，构造辅助矩阵，然后计算的得出：经过D步迭代，机组单元i的微增率值和功率值都能达到最优值，即和步骤d具体步骤为：在t时刻监测联络线传输功率越限时，若则令若则令式中，PAC-DC(t)为交流区域与直流区域换流联络线上的交互功率，和代表交流区域与直流区域的交互功率最大值和最小值。更新各子微电网内的本地负荷有功需求实测值为负荷虚拟值，交流子微电网：其中，为二次调整后的本地单元i在t时刻所带负荷虚拟值，p为交流子微电网内机组单元数目，PDM,i(t)代表未经过二次调整的本地单元i在t时刻所带负荷虚拟值；直流子微电网：其中，q为直流子微电网内机组单元数目，PDM,i(t)代表未经过二次调整的本地单元i在t时刻所带负荷虚拟值。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，针对交直流混合微电网中集中式通信的鲁棒性差和分布式通信的迭代步长久的缺点，考虑双层调度模型，上层基于各分布式发电单元交互信息，优化系统出力：下层根据上层各单元的最优出力，盘算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤a：建立交直流混联微电网动态经济调度模型；/n步骤b：根据步骤a得到的模型，将运行成本微增率选为一致性状态变量，根据等微增率准则，分布式求解交直流混联微电网的经济调度问题，并在有限步内算法收敛；/n步骤c：对步骤b中计算得出的各机组单元的稳态功率中，不满足其运行约束的单元并进行分类处理；/n步骤d：基于负荷虚拟值的二次调整策略，分别实现交流子微网和直流子微网各自的最优调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a：建立交直流混联微电网动态经济调度模型；
步骤b：根据步骤a得到的模型，将运行成本微增率选为一致性状态变量，根据等微增率准则，分布式求解交直流混联微电网的经济调度问题，并在有限步内算法收敛；
步骤c：对步骤b中计算得出的各机组单元的稳态功率中，不满足其运行约束的单元并进行分类处理；
步骤d：基于负荷虚拟值的二次调整策略，分别实现交流子微网和直流子微网各自的最优调度。


2.根据权利要求1所述的一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，其特征在于：步骤a具体包括以下步骤：
步骤a1，以微电网日发电成本最小为目标建立目标函数：
步骤a2，确定各个单元的运行约束与供需平衡约束条件；
步骤a3，应用拉格朗日乘子法对单时段分布式经济调度模型进行处理，得到运行成本系数整合的统一形式。


3.根据权利要求2所述的一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，其特征在于：步骤a1中目标函数具体表达式如下：



其中：T为日调度周期内的时间段数，STG为传统发电机组单元集合，SWT为风力发电机组单元集合，SSL为光伏发电机组单元集合，SBS为储能系统单元集合；PTG,i(t)、PWT,j(t)、PSL,k(t)、PBS,r(t)分别为传统发电机组i、风机单元j、光伏单元k、储能单元r在t时刻的有功输出功率；Ci(PTG,i(t))、Cj(PWT,j(t))、Ck(PSL,k(t))、Cr(PBS,r(t))分别为集合的发电成本函数。


4.根据权利要求3所述的一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，其特征在于：步骤a2中，约束条件包括有功供需平衡约束、传统发电机组运行约束、储能单元运行约束、风机光伏出力约束和交直流联络线约束。


5.根据权利要求4所述的一种交直流混联微电网分布式动态经济调度方法，其特征在于：步骤a3中，令λ表示拉格朗日乘子，不考虑不等式约束条件下，原优化问题转化为：



其中，PDM,s为负荷单元对应的负荷需求值，SDM为交直流混联微电网内所有负荷单元的集合；
应用Karush-Kuhn-Tucke一阶最优性条件，对决策量和拉格朗日乘子求偏导：



当各运行成本微增率相等时，拉格朗日函数L取得最小值，所得的λ为最优微增率；
其中，ai和bi为传统发电机组成本函数系数，ωj和ωk为弃风弃光成本系数，ar为储能单元运行成本函数系数。
将对应的运行成本系数整合，得到统一形式：

i∈STG∪SWT∪SSL∪SBS，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，蒋科，宗炫君，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32