一种氢-电混合储能微电网能量调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氢‑电混合储能微电网能量调度方法及系统，该方法包括：建立四级级联控制模型；计算日前市场控制模型的最小值，根据最小值时的参数进行调度；根据日前市场控制模型在最小值时的交换电量计算日内市场控制模型的最小值，根据最小值时的参数数据进行调度；根据日内市场控制模型在最小值时的交换电量计算偏差管理市场控制模型的最小值，根据最小值时的参数数据进行调度；根据偏差管理市场控制模型在最小值时的交换电量及微电网状态变量计算辅助服务市场控制模型的最小值，根据最小值时的参数数据进行调度。通过实施本发明专利技术，实现了氢‑电混合储能微电网与主网的能量优化调度，降低了混合储能系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种氢-电混合储能微电网能量调度方法及系统
本专利技术涉及微电网领域，具体涉及一种氢-电混合储能微电网能量调度方法及系统。
技术介绍
电力市场是一个复杂的过程，在这个过程中，电力生产系统在每一时刻提供的总电量，都对应着不同负荷的用电量。智能电网模式下，储能系统(ESS，EnergyStorageSystem)的引入为电力市场带来了新的可能性。高能量密度的氢作为能量载体将发挥重要作用。然而瞬态条件下的鲁棒性能和慢响应是其技术实现的主要障碍。电池和超级电容器有更好的瞬态响应，然而它们的低能量密度并没有给系统足够的自主能力。每一个ESS都有自己的约束条件，并且由于资金成本、运营、维护成本或退化问题等不同方面的原因，ESS也存在着一定的功能成本。微电网的出现为可再生能源的综合利用提供了一种有效手段，其通过高效的能量管理与协调控制技术，将分布式电源、负荷、储能装置以及控制装置等结合起来，形成一个单一可控的单元，是解决分布式可再生能源集中并网供电的一种有效方式。将氢这种可再生能源应用于微电网中构成氢-电混合储能微电网成为了一种新的发展趋势，目前，现有的微电网能量优化调度方法由于不涉及氢这类可再生能源，而仅能适用于不包含氢储能的微电网，因此，如何实现氢-电混合储能微电网与主网进行能量交换的能量优化调度是可再生能源微电网优化的重要一环。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺少实现氢-电混合储能微电网与主网的能量优化调度的方法，从而提供一种氢-电混合储能微电网能量调度方法及系统。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种氢-电混合储能微电网能量调度方法，包括：根据微电网能量调度参数建立依次级联的日前市场控制模型、日内市场控制模型、偏差管理市场控制模型以及辅助服务市场控制模型，所述微电网能量调度参数，包括：电网成本信息、电池成本信息、电解槽成本信息、燃料电池成本信息、超级电容器成本信息及氢成本信息；获取微电网剩余电量，根据所述微电网剩余电量计算所述日前市场控制模型的最小值，并根据此时所述日前市场控制模型的参数数据进行日前市场能量调度分配；根据所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述日内市场控制模型的最小值，并根据此时所述日内市场控制模型的参数数据进行日内市场能量调度分配；根据所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述偏差管理市场控制模型的最小值，并根据此时所述偏差管理市场控制模型的参数数据进行偏差管理市场能量调度分配；根据所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量及所述微电网状态变量计算所述辅助服务市场控制模型的最小值，并根据此时所述辅助服务市场控制模型的参数数据进行辅助服务市场能量调度分配，所述微电网状态变量包括：电池剩余电量、超级电容器剩余电量以及氢气剩余量。在一实施例中，所述日前市场控制模型为：其中，JD为日前市场控制模型；hi为小时时刻值；Jgrid(hi)为时刻为hi时电网成本函数；Jbat(hi)为时刻为hi时电池成本函数；Jelz(hi)为时刻为hi时电解槽的成本函数；Jfc(hi)为时刻为hi时燃料电池的成本函数；i为标识变量，取值为正整数；所述日内市场控制模型为：其中，JI为日内市场控制模型；SH为离散预测总时长；hi为小时时刻值；Jgrid(hi)为时刻为hi时电网成本函数；Jbat(hi)为时刻为hi时电池成本函数；Jelz(hi)为时刻为hi时电解槽的成本函数；Jfc(hi)为时刻为hi时燃料电池的成本函数；i为标识变量，取值为正整数；所述偏差管理市场控制模型为：其中，JM为偏差管理市场控制模型；to为初始时刻值；SH为离散预测总时长；hi为小时时刻值；Jgrid(hi)为时刻为hi时电网成本函数；Jbat(hi)为时刻为hi时电池成本函数；Jelz(hi)为时刻为hi时电解槽的成本函数；Jfc(hi)为时刻为hi时燃料电池的成本函数；i为标识变量，取值为正整数；所述辅助服务市场控制模型为：其中，JR为辅助服务市场控制模型；为电网成本函数；为超级电容器的成本函数；为电池的成本函数；为氢成本函数；hi为小时时刻值；mj为分钟时刻值；i以及j为标识变量，取值均为正整数。在一实施例中，所述根据所述微电网剩余电量计算所述日前市场控制模型的最小值，并根据此时所述日前市场控制模型的参数数据进行日前市场能量调度分配，包括：将所述微电网剩余电量作为所述日前市场控制模型的输入参数；调整所述日前市场控制模型中各个参数值使得所述日前市场控制模型取得最小值；将此时所述日前市场控制模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为日前市场的能量调度分配方案。在一实施例中，所述根据所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述日内市场控制模型的最小值，并根据此时所述日内市场控制模型的参数数据进行日内市场能量调度分配，包括：将所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量作为所述日内市场控制模型的输入参数；调整所述日内市场控制模型中各个参数值使得日内市场控制模型取得最小值；将此时所述日内市场控制模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为日内市场的能量调度分配方案。在一实施例中，所述根据所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述偏差管理市场控制模型的最小值，并根据此时所述偏差管理市场控制模型的参数数据进行偏差管理市场能量调度分配，包括：将所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量作为所述偏差管理市场控制模型的输入参数；调整所述偏差管理市场控制模型中各个参数值使得偏差管理市场控制模型取得最小值；将此时所述偏差管理市场模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为偏差管理市场的能量调度分配方案。在一实施例中，所述根据所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量及所述微电网状态变量计算所述辅助服务市场控制模型的最小值，并根据此时所述辅助服务市场控制模型的参数数据进行辅助服务市场能量调度分配，包括：将所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量、电池剩余电量、超级电容器剩余电量以及氢气剩余量作为所述辅助服务市场控制模型的输入参数；调整所述服务市场控制模型中各个参数值使得服务市场控制模型取得最小值；将所述服务市场控制模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为服务市场的能量调度分配方案。在一实施例中，根据如下公式确定微电网剩余电量：Prem(tk)＝Ppv(tk)+Pwt(tk)-Pload(tk)其中，Prem(tk)为时刻为tk时剩余的电量；Pp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，包括：/n根据微电网能量调度参数建立依次级联的日前市场控制模型、日内市场控制模型、偏差管理市场控制模型以及辅助服务市场控制模型，所述微电网能量调度参数，包括：电网成本信息、电池成本信息、电解槽成本信息、燃料电池成本信息、超级电容器成本信息及氢成本信息；/n获取微电网剩余电量，根据所述微电网剩余电量计算所述日前市场控制模型的最小值，并根据此时所述日前市场控制模型的参数数据进行日前市场能量调度分配；/n根据所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述日内市场控制模型的最小值，并根据此时所述日内市场控制模型的参数数据进行日内市场能量调度分配；/n根据所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述偏差管理市场控制模型的最小值，并根据此时所述偏差管理市场控制模型的参数数据进行偏差管理市场能量调度分配；/n根据所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量及所述微电网状态变量计算所述辅助服务市场控制模型的最小值，并根据此时所述辅助服务市场控制模型的参数数据进行辅助服务市场能量调度分配，所述微电网状态变量包括：电池剩余电量、超级电容器剩余电量以及氢气剩余量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，包括：
根据微电网能量调度参数建立依次级联的日前市场控制模型、日内市场控制模型、偏差管理市场控制模型以及辅助服务市场控制模型，所述微电网能量调度参数，包括：电网成本信息、电池成本信息、电解槽成本信息、燃料电池成本信息、超级电容器成本信息及氢成本信息；
获取微电网剩余电量，根据所述微电网剩余电量计算所述日前市场控制模型的最小值，并根据此时所述日前市场控制模型的参数数据进行日前市场能量调度分配；
根据所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述日内市场控制模型的最小值，并根据此时所述日内市场控制模型的参数数据进行日内市场能量调度分配；
根据所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述偏差管理市场控制模型的最小值，并根据此时所述偏差管理市场控制模型的参数数据进行偏差管理市场能量调度分配；
根据所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量及所述微电网状态变量计算所述辅助服务市场控制模型的最小值，并根据此时所述辅助服务市场控制模型的参数数据进行辅助服务市场能量调度分配，所述微电网状态变量包括：电池剩余电量、超级电容器剩余电量以及氢气剩余量。


2.根据权利要求1所述的氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，所述日前市场控制模型为：



其中，JD为日前市场控制模型；hi为小时时刻值；Jgrid(hi)为时刻为hi时电网成本函数；Jbat(hi)为时刻为hi时电池成本函数；Jelz(hi)为时刻为hi时电解槽的成本函数；Jfc(hi)为时刻为hi时燃料电池的成本函数；i为标识变量，取值为正整数；
所述日内市场控制模型为：



其中，JI为日内市场控制模型；SH为离散预测总时长；hi为小时时刻值；Jgrid(hi)为时刻为hi时电网成本函数；Jbat(hi)为时刻为hi时电池成本函数；Jelz(hi)为时刻为hi时电解槽的成本函数；Jfc(hi)为时刻为hi时燃料电池的成本函数；i为标识变量，取值为正整数；
所述偏差管理市场控制模型为：



其中，JM为偏差管理市场控制模型；to为初始时刻值；SH为离散预测总时长；hi为小时时刻值；Jgrid(hi)为时刻为hi时电网成本函数；Jbat(hi)为时刻为hi时电池成本函数；Jelz(hi)为时刻为hi时电解槽的成本函数；Jfc(hi)为时刻为hi时燃料电池的成本函数；i为标识变量，取值为正整数；
所述辅助服务市场控制模型为：



其中，JR为辅助服务市场控制模型；为电网成本函数；为超级电容器的成本函数；为电池的成本函数；为氢成本函数；hi为小时时刻值；mj为分钟时刻值；i以及j为标识变量，取值均为正整数。


3.根据权利要求2所述的氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，所述根据所述微电网剩余电量计算所述日前市场控制模型的最小值，并根据此时所述日前市场控制模型的参数数据进行日前市场能量调度分配，包括：
将所述微电网剩余电量作为所述日前市场控制模型的输入参数；
调整所述日前市场控制模型中各个参数值使得所述日前市场控制模型取得最小值；
将此时所述日前市场控制模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为日前市场的能量调度分配方案。


4.根据权利要求2所述的氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，所述根据所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述日内市场控制模型的最小值，并根据此时所述日内市场控制模型的参数数据进行日内市场能量调度分配，包括：
将所述日前市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量作为所述日内市场控制模型的输入参数；
调整所述日内市场控制模型中各个参数值使得日内市场控制模型取得最小值；
将此时所述日内市场控制模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为日内市场的能量调度分配方案。


5.根据权利要求2所述的氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，所述根据所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量计算所述偏差管理市场控制模型的最小值，并根据此时所述偏差管理市场控制模型的参数数据进行偏差管理市场能量调度分配，包括：
将所述日内市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量作为所述偏差管理市场控制模型的输入参数；
调整所述偏差管理市场控制模型中各个参数值使得偏差管理市场控制模型取得最小值；
将此时所述偏差管理市场模型中对应的微电网与主网交换的电量、电池功率、电解槽功率以及燃料电池功率作为偏差管理市场的能量调度分配方案。


6.根据权利要求2所述的氢-电混合储能微电网能量调度方法，其特征在于，所述根据所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量及所述微电网状态变量计算所述辅助服务市场控制模型的最小值，并根据此时所述辅助服务市场控制模型的参数数据进行辅助服务市场能量调度分配，包括：
将所述偏差管理市场控制模型在最小值时的微电网与主网交换的电量、电池剩余电量、超级电容器剩余电量以及氢气剩余量...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐桂芝，邓占锋，梁丹曦，林今，宋洁，康伟，毛南平，刘敏，钱洲亥，高强，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，清华大学，国网浙江省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11