基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，其包括：当配电网中发生局部断电后，在第一阶段，利用户用型微电网的自治优化调度目标函数在调度时段内对每个户用型微电网进行调度计算；在第二阶段，根据上报的微电网信息，利用多微电网系统的全局协调优化层调度目标函数对多微电网系统中所有户用型微电网进行全局集中调度，得到下一调度时段各个户用型微电网的能量互济安排；利用两阶段滚动优化调度方法对户用型微电网和多微电网系统进行双层的能量优化调度管理，直至极端情况结束。本发明专利技术能够在配电网出现极端情况时对配电网中的能源进行合理的安排和使用，提高能源利用率并削减负荷在极端环境下的削减数量。境下的削减数量。境下的削减数量。

【技术实现步骤摘要】
基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法


[0001]本专利技术涉及一种基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，属于综合能源系统经济调度


技术介绍

[0002]21世纪以来，我国电网发展迅速，呈现出高比例可再生能源和高比例电力电子装备接入、负荷多元化以及信息与物理系统高度融合等特点。在我国能源转型的背景下，可再生能源发电，如风电、光伏等，以集中或分散的形式广泛接入电网，其出力的波动性、间歇性和随机性给电网安全运行带来了挑战。在荷侧，分布式发电分散接入、区域综合能源系统兴起、电气化交通负荷大量接入以及各种基础设施电气化程度加深、负荷多元化特点日益凸显，负荷参与电网调节的能力有所提升，同时多元化负荷也给电网运行带来了诸多不确定性。电网的形态和运行方式日趋复杂，对电力系统安全运行提出了新要求。
[0003]微电网(microgrid)作为一种新型能源组织形式，可将分布式电源、多样性负荷、储能装置等单元有效地囊括在内，为可再生能源及储能系统的灵活接入提供了良好平台，有助于消纳可再生能源、推动清洁低碳的能源体系建设。从运行模式角度，微电网可分为孤岛型和并网型，其中，孤岛型微电网，调度过程以自身负荷供电可靠性为主，孤立运行的微电网既可以满足一片电力负荷聚集区的能量需要自治运行，也可以给电网辐射不到的其他区域进行独立供电，结构更加灵活，调度过程也更具有挑战性。
[0004]随着微电网技术的不断发展，由多个微电网组成的多微电网系统可以通过互联互济对系统中的资源进行合理调控，其中户用型微电网作为用户分布式能源利用和智能用电的有效载体，主要涉及智能用电、需求侧管理、分布式发电以及微电网技术，由于其实现用户个性化、差异化供电服务的特点，所以户用型微电网在智能微电网中的比例逐渐增高。户用型微电网中逐步出现诸多共享资源，如共享储能、共享照明负荷等。如何对多微网中的共享资源进行有效的调度管理，以及如何对多微电网系统进行有效管理成为当今的一个研究热点。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出了基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，在配电网出现极端情况时，通过户用型微电网本身调度和多微电网全局调度，对配电网中的能源进行合理的安排和使用，能够提高能源利用率并削减负荷在极端环境下的削减数量。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术手段：
[0007]本专利技术提出了基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、当配电网中发生局部断电后，在SoS架构下得到多个户用型微电网组成的多微电网系统；
[0009]步骤2、在第一阶段，利用户用型微电网的自治优化调度目标函数在调度时段内对每个户用型微电网进行调度计算；
[0010]步骤3、将户用型微电网每个调度时段调度后的微电网信息上报至上层多微电网系统；
[0011]步骤4、在第二阶段，根据上报的微电网信息，利用多微电网系统的全局协调优化层调度目标函数对多微电网系统中所有户用型微电网进行全局集中调度，得到下一调度时段各个户用型微电网的能量互济安排；
[0012]步骤5、根据能量互济安排控制户用型微电网进行功率传输和调度；
[0013]步骤6、判断配电网是否全面恢复供电；
[0014]步骤7、如果没有全面恢复供电，则利用两阶段滚动优化调度方法重复步骤1～7，对户用型微电网和多微电网系统进行双层的能量优化调度管理；
[0015]步骤8、如果全面恢复供电，则结束优化调度操作。
[0016]进一步的，多微电网系统中的户用型微电网至少包括光伏发电单元、风力发电单元、储能单元和居民负荷单元。
[0017]进一步的，户用型微电网的自治优化调度目标函数的建立方法为：
[0018]获取户用型微电网的子微网本地能量管理层调度模型，即MGCC模型；
[0019]根据MGCC模型建立户用型微电网的自治优化调度目标函数及其约束条件；
[0020]其中，MGCC模型包括光伏发电单元在标准额定条件下的输出功率模型、风力发电单元输出功率模型、储能系统单元模型和户用型微电网负荷单元模型。
[0021]进一步的，户用型微电网的自治优化调度目标函数的表达式如下：
[0022][0023]其中，C
cl,i,t
表示t时刻户用型微电网i中调节负荷以及转移负荷所花费的成本，C
re,i,t
表示t时刻户用型微电网i中可再生能源的成本，可再生能源包括光伏能源和风机风力能源，C
es,i,t
表示t时刻户用型微电网i中储能运行成本，L
i,t
表示t时刻户用型微电网i的负荷总值，L
s,i,t
表示t时刻户用型微电网i的负荷切除总值，i＝1,2,
…
,N，多微电网系统中共有N个户用型微电网，k为断电发生时刻，T为第一阶段的调度周期时长；
[0024][0025]其中，l1表示可转移负荷，N
l1
为户用型微电网i中可转移负荷l1的数量，表示户用型微电网i内可转移负荷l1的转移成本系数，表示t时刻户用型微电网i可转移负荷l1的负荷切除功率，ΔT1为可转移负荷处于被切除状态持续的时间，ΔT2为可调节负荷处于被调节状态持续的时间，l2表示可调节负荷，N
l2
为可调节负荷l2的数量，表示户用型微电网i内可调节负荷l2的调节成本系数，表示t时刻户用型微电网i可调节负荷l2的负荷调节功率；
[0026]C
re,i,t
包括光伏发电成本和风机风力发电成本，C
re,i,t
的计算公式如下：
[0027][0028]0≤P
r,i,t
≤P
r,t,max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0029]其中，N
R
为户用型微电网i中可再生能源的数量，C
re,i
表示户用型微电网i内可再生能源的发电成本系数，P
r,i,t
表示户用型微电网i内可再生能源r在t时刻的发电功率，P
r,t,max
表示可再生能源r在t时刻可再生能源的预测值，Δt为调度间隔；
[0030]C
es,i,t
的计算公式如下：
[0031][0032]其中，B为户用型微电网i中储能装置的总数，C
es,i
表示户用型微电网i的储能装置充放电功率的成本系数，P
ch,b,i,t
表示户用型微电网i的储能装置b在t时刻的充电功率，P
dch,b,i,t
表示户用型微电网i的储能装置b在t时刻的放电功率。
[0033]进一步的，户用型微电网的自治优化调度目标函数的约束条件如下：
[0034][0035]其中，δ
ch,b,i,t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、当配电网中发生局部断电后，在SoS架构下得到多个户用型微电网组成的多微电网系统；步骤2、在第一阶段，利用户用型微电网的自治优化调度目标函数在调度时段内对每个户用型微电网进行调度计算；步骤3、将户用型微电网每个调度时段调度后的微电网信息上报至上层多微电网系统；步骤4、在第二阶段，根据上报的微电网信息，利用多微电网系统的全局协调优化层调度目标函数对多微电网系统中所有户用型微电网进行全局集中调度，得到下一调度时段各个户用型微电网的能量互济安排；步骤5、根据能量互济安排控制户用型微电网进行功率传输和调度；步骤6、判断配电网是否全面恢复供电；步骤7、如果没有全面恢复供电，则利用两阶段滚动优化调度方法重复步骤1～7，对户用型微电网和多微电网系统进行双层的能量优化调度管理；步骤8、如果全面恢复供电，则结束优化调度操作。2.根据权利要求1所述的基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，其特征在于，多微电网系统中的户用型微电网至少包括光伏发电单元、风力发电单元、储能单元和居民负荷单元。3.根据权利要求1或2所述的基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，其特征在于，户用型微电网的自治优化调度目标函数的建立方法为：获取户用型微电网的子微网本地能量管理层调度模型，即MGCC模型；根据MGCC模型建立户用型微电网的自治优化调度目标函数及其约束条件；其中，MGCC模型包括光伏发电单元在标准额定条件下的输出功率模型、风力发电单元输出功率模型、储能系统单元模型和户用型微电网负荷单元模型。4.根据权利要求1所述的基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，其特征在于，户用型微电网的自治优化调度目标函数的表达式如下：其中，C
cl,i,t
表示t时刻户用型微电网i中调节负荷以及转移负荷所花费的成本，C
re,i,t
表示t时刻户用型微电网i中可再生能源的成本，可再生能源包括光伏能源和风机风力能源，C
es,i,t
表示t时刻户用型微电网i中储能运行成本，L
i,t
表示t时刻户用型微电网i的负荷总值，L
s,i,t
表示t时刻户用型微电网i的负荷切除总值，i＝1,2,
…
,N，多微电网系统中共有N个户用型微电网，k为断电发生时刻，T为第一阶段的调度周期时长；C
cl,i,t
的计算公式如下：
其中，l1表示可转移负荷，N
l1
为户用型微电网i中可转移负荷l1的数量，表示户用型微电网i内可转移负荷l1的转移成本系数，表示t时刻户用型微电网i可转移负荷l1的负荷切除功率，ΔT1为可转移负荷处于被切除状态持续的时间，ΔT2为可调节负荷处于被调节状态持续的时间，l2表示可调节负荷，N
l2
为可调节负荷l2的数量，表示户用型微电网i内可调节负荷l2的调节成本系数，表示t时刻户用型微电网i可调节负荷l2的负荷调节功率；C
re,i,t
包括光伏发电成本和风机风力发电成本，C
re,i,t
的计算公式如下：0≤P
r,i,t
≤P
r,t,max
其中，N
R
为户用型微电网i中可再生能源的数量，C
re,i
表示户用型微电网i内可再生能源的发电成本系数，P
r,i,t
表示户用型微电网i内可再生能源r在t时刻的发电功率，P
r,t,max
表示可再生能源r在t时刻可再生能源的预测值，Δt为调度间隔；C
es,i,t
的计算公式如下：其中，B为户用型微电网i中储能装置的总数，C
es,i
表示户用型微电网i的储能装置充放电功率的成本系数，P
ch,b,i,t
表示户用型微电网i的储能装置b在t时刻的充电功率，P
dch,b,i,t
表示户用型微电网i的储能装置b在t时刻的放电功率。5.根据权利要求4所述的基于SoS架构的多微电网自治协调多层级优化调度方法，其特征在于，户用型微电...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦春霞，宋浩迪，岳东，张占强，张智俊，王辉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：