一种互联微电网分层分布式优化调度方法技术

本发明专利技术提供一种互联微电网分层分布式优化调度方法，包括以下步骤：S1.建立云‑边协同的互联微电网运行通信架构；S2.构建上层与大电网协同互动的互联微电网系统优化调度模型；S3.构建下层处理源荷不确定性的微电网运营商经济调度模型；S4.基于目标级联方法将互联微电网系统优化调度模型与微电网运营商经济调度模型解耦，建立解耦的互联微电网系统分布式优化调度模型，使系统以分布式方式计算与运行；S5.对所述互联微电网系统分布式优化调度模型进行并行求解；步骤S6.基于步骤S5求解获得的结果对互联微电网系统进行分布式优化调度控制。本发明专利技术能够实现互联微电网系统与大电网的协同互动，减少可再生能源与负荷波动对系统调度运行的影响，支持微电网运营商的本地隐私保护，提高了系统运行计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种互联微电网分层分布式优化调度方法
本专利技术涉及电力系统微电网优化
，具体是一种互联微电网分层分布式优化调度方法。
技术介绍
微电网能够灵活、高效地集成和利用本地分布式能源，提升本地供电的可靠性和能源利用的效率，降低可再生能源波动对公共电网的影响。近年来，随着分布式可再生能源技术的成熟和新一轮电力体制改革的推进，使大量微电网和独立能源服务商如雨后春笋般出现。随着这些分布式设备接入渗透率的增加，对大规模微电网系统的控制和运营变得极具挑战性。一方面，峰谷不平衡电量和源荷不确定性极大地影响了单一微电网的安全可靠运行；另一方面，随着电力市场逐渐开放，光伏、风电等可再生能源补贴退坡，越来越多的微电网运营商积极寻求更多样的盈利模式。互联微电网系统是在一定区域内通过电气和信息连接聚合的多个微电网，能够促进区域微电网群的能量交换，提升可再生能源的消纳水平，同时保障区域供电的安全稳定性。但是，不同于只有一个运营商的单一微电网，互联微电网系统的运行需要协调以自身利益诉求为行为导向的多个微电网运行商。出于隐私与本地用户数据安全的考量，微电网之间在运行过程中可能只有有限的信息交互。电力物联网的建设加速了电力系统的信息互联，并为互联多微电网提供了基础的信息采集通信架构和解决方案。此外，在互联微电网系统的能量分布式调度过程中，可再生能源和负荷的不确定性以及交易电价的制定同样给系统运行和能量交易带来了难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供给了一种互联微电网分层分布式优化调度方法，该方法与系统能够实现互联微电网系统与大电网的协同互动，减少可再生能源与负荷波动对系统调度运行的影响，支持微电网运营商的本地隐私保护，提高了系统运行计算效率。一种互联微电网分层分布式优化调度方法，包括以下步骤：步骤S1.建立云-边协同的互联微电网运行通信架构；步骤S2.基于互联微电网运行通信架构构建上层与大电网协同互动的互联微电网系统优化调度模型；步骤S3.基于互联微电网运行通信架构构建下层处理源荷不确定性的微电网运营商经济调度模型，依据机会约束方法使用可控电源作为旋转备用来源，在设定置信水平下平抑可再生能源与负荷的功率波动；步骤S4.基于目标级联方法将互联微电网系统优化调度模型与微电网运营商经济调度模型解耦，建立解耦的互联微电网系统分布式优化调度模型，使系统以分布式方式计算与运行；步骤S5.对所述互联微电网系统分布式优化调度模型进行并行求解；步骤S6.基于步骤S5求解获得的结果对互联微电网系统进行分布式优化调度控制。进一步的，所述步骤S1中，所述互联微电网运行通信架构包含智能感知层、边缘计算层、网络传输层和云平台应用层，互联微电网系统与电网公司的云-边协同方式为：互联微电网系统对内协调能量交换，通过优化调度技术实现微电网之间的能量互济，实现边缘自治；互联微电网系统对外在云平台应用层中成为高级应用单元，电网公司通过购售电价、需求响应激励电价、联络线功率限制与互联微电网双向交互，实现服务流的双向流动。进一步的，所述步骤S2中，所述互联微电网系统优化调度模型含自由购售电与约定需求响应两种互动模式，所述联微电网系统优化调度模型的目标函数为：约束条件为：式中NT是调度时段的集合；Nmg是微电网的集合；是t时段互联微电网系统与微电网i交易的能量；λi,t为对应的交易电价；PtDR是t时段互联微电网运营商进入需求响应模式后控制的联络线响应电量，是对应的需求响应补偿电价；Ptb和Pts分别是互联微电网运营商在t时段向主电网的购/售电量；和分别是对应的购/售电价格需求响应可为互联微电网运营商带来收益。是互联微电网系统与微电网i的联络线能够交换的最大功率；和是t时段互联微电网系统进入需求响应模式后能够响应电量的上下限，其中正负号代表功率的方向；和分别为t时段互联微电网系统能够从/向主电网购/售的最大电量；均为0-1变量，分别控制互联微电网系统参与需求响应模式、购电模式、售电模式。进一步的，所述步骤S3中，下层微电网运营商经济调度模型的目标函数为：约束条件为：Soci,min≤Soci,t≤Soci,max式中和分别代表储能的充放电功率，和分别为储能的充放电成本；是t时段微电网i中微燃机的出力，分别为微燃机的二次和一次成本系数；和分别为光伏、风机和负荷在t时段的电量；和分别为储能的充放电效率，Ei为储能容量；和分别为t时段内最大充放电量，和为0-1变量，分别控制储能的充放电模式；和分别为微燃机在t时段的最小出力和最大出力；和分别为微燃机升出力速率约束和降出力速率约束。进一步的，所述步骤S4中，解耦后的系统上层模型目标函数为：下层模型目标函数为：式中，是目标变量，在父层是待优化的控制变量，在子层是常量；是响应变量，在父层是常量，在子层为待优化的控制变量。λi,t是t时段互联微电网运营商与微电网i进行上下层协同优化的拉格朗日乘子，γi,j是二次惩罚项系数。进一步的，所述步骤S5中，对所述互联微电网系统分布式优化调度模型进行并行求解具体包括：步骤一：加载信息加载互联微电网运营商与大电网的交易参数，包括：和加载互联微电网运营商与微电网s的交易参数，包括：和微电网s加载本地私有信息参数，包括：Soci,min,Soci,max,和步骤二：初始化参数初始化k＝0；初始化λi,t,k为最低电价；初始化γi,t,k为偏差惩罚电价；初始化和为微电网i的初始需求和零；步骤三：并行计算与迭代更新根据k轮结果λi,t,k,γi,t,k,和使用数学模型求解器GUROBI并行求解模型P3和C3，获得k+1轮结果和使用步长τ来调整收敛速度，更新k+1轮结果为：步骤四：判断是否满足推出条件如果下式满足，则转步骤六；否则转步骤五步骤五：根据下式更新乘子：γi,j,k＝βγi,j,k-1,1≤β＜3步骤六：输出最优解。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、充分考虑了互联微电网的运行通信架构，建立了互联微电网与大电网的云-边协同互动模式，实现互联微电网系统与大电网的协同互动。2、通过建立互联微电网系统双层分布式经济优化调度模型，促进了微电网之间的能量互济，保护了微电网运营商的本地隐私。3、提出了互联微电网系统双层分布式经济优化调度模型并行求解步骤，提升了互联微电网系统运行计算效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种互联微电网云-边协同运行架构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于目标级联方法的模型分散化方法；图3为本专利技术实施例提供的一种系统串行求解运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种互联微电网分层分布式优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1.建立云-边协同的互联微电网运行通信架构；/n步骤S2.基于互联微电网运行通信架构构建上层与大电网协同互动的互联微电网系统优化调度模型；/n步骤S3.基于互联微电网运行通信架构构建下层处理源荷不确定性的微电网运营商经济调度模型，依据机会约束方法使用可控电源作为旋转备用来源，在设定置信水平下平抑可再生能源与负荷的功率波动；/n步骤S4.基于目标级联方法将互联微电网系统优化调度模型与微电网运营商经济调度模型解耦，建立解耦的互联微电网系统分布式优化调度模型，使系统以分布式方式计算与运行；/n步骤S5.对所述互联微电网系统分布式优化调度模型进行并行求解；/n步骤S6.基于步骤S5求解获得的结果对互联微电网系统进行分布式优化调度控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种互联微电网分层分布式优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.建立云-边协同的互联微电网运行通信架构；
步骤S2.基于互联微电网运行通信架构构建上层与大电网协同互动的互联微电网系统优化调度模型；
步骤S3.基于互联微电网运行通信架构构建下层处理源荷不确定性的微电网运营商经济调度模型，依据机会约束方法使用可控电源作为旋转备用来源，在设定置信水平下平抑可再生能源与负荷的功率波动；
步骤S4.基于目标级联方法将互联微电网系统优化调度模型与微电网运营商经济调度模型解耦，建立解耦的互联微电网系统分布式优化调度模型，使系统以分布式方式计算与运行；
步骤S5.对所述互联微电网系统分布式优化调度模型进行并行求解；
步骤S6.基于步骤S5求解获得的结果对互联微电网系统进行分布式优化调度控制。


2.根据权利要求1所述的互联微电网分层分布式优化调度方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述互联微电网运行通信架构包含智能感知层、边缘计算层、网络传输层和云平台应用层，互联微电网系统与电网公司的云-边协同方式为：互联微电网系统对内协调能量交换，通过优化调度技术实现微电网之间的能量互济，实现边缘自治；互联微电网系统对外在云平台应用层中成为高级应用单元，电网公司通过购售电价、需求响应激励电价、联络线功率限制与互联微电网双向交互，实现服务流的双向流动。


3.根据权利要求1所述的互联微电网分层分布式优化调度方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述互联微电网系统优化调度模型含自由购售电与约定需求响应两种互动模式，所述联微电网系统优化调度模型的目标函数为：



约束条件为：


















式中NT是调度时段的集合；Nmg是微电网的集合；是t时段互联微电网系统与微电网i交易的能量；λi,t为对应的交易电价；PtDR是t时段互联微电网运营商进入需求响应模式后控制的联络线响应电量，是对应的需求响应补偿电价；Ptb和Pts分别是互联微电网运营商在t时段向主电网的购/售电量；和分别是对应的购/售电价格需求响应可为互联微电网运营商带来收益。是互联微电网系统与微电网i的联络线能够交换的最大功率；和是t时段互联微电网系统进入需求响应模式后能够响应电量的上下限，其中正负号代表功率的方向；和分别为t时段互联微电网系统能够从/向主电网购/售的最大电量；均为0-1变量，分别控制互联微电网系统参与需求响应模式、购电模式、售电模式。


4.根据权利要求1所述的互...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，孔祥玉，沈煜，孙方圆，杨帆，卢文祺，雷杨，赵栩，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42