一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法及装置，提出了一种综合规划方法，结合最优发电规模、运营规划和需求侧管理方法这三个阶段同时考虑，以实现优化配置和运行规划方法。旨在解决由风能、太阳能发电和ESS组成的独立微电网微电网的长期最优容量和短期运行规划的问题。目标是利用ESS的灵活性和最优DSM控制方法，促进可再生能源的高渗透率。此外，还提出了基于负载需求和RES功率输出曲线的可变RES匹配方法，并给出基于改进DSM机制的适应性需求。制的适应性需求。制的适应性需求。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力用户侧动态定价、需求响应、选址定容等规划和能量管理
，特别涉及一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法及装置。

技术介绍

[0002]为了满足日益严重的全球能源短缺以及到2030年可以普遍获得可靠、清洁和负担得起的能源的需求，联合国可持续发展目标7(SDG 7)规定需要向未来可持续发展进行创新型转型能源开发。因此，全球范围内强有力的能效政策支持了可再生能源的大规模整合以及增加份额；减少来源于化石燃料的温室气体排放。具有可再生能源资源的微电网技术正成为世界范围内的研究重点，特别是对于孤岛和地理地形复杂的地方。孤立微电网可以促进电网建设成本高昂或无法互连的偏远岛屿和农村地区的电气化。微电网还支持RES、ESS的大规模集成，由于其能够在主电网出现故障时以并网或孤岛模式运行，所以提高电力微电网的灵活性。然而，可再生能源的输出情况具有随机性，对电力微电网的运行和控制提出了更大的挑战。这要求采用昂贵的ESS，以尽量减少太阳能和风能输出的间歇性影响。因此，如果没有适当的规划，ESS容量很可能会非常大，并可能导致电力微电网规划和运营的高成本。
[0003]1、考虑储能微电网灵活性的微电网集成规划方法
[0004]在微电网规划和运行可行性研究文献中已经设定了几个设计标准；其中一些值得注意的是平准化电力成本(LCOE)、可再生能源比例、负载损失概率等。已经采用的不同的优化技术，例如鲁棒进化算法；已有文献介绍了对智能微电网设计中采用其他几种元启发式方法的详细综合分析。由于孤立(离网)微电网无法从大型电网提供的互连灵活性中受益，因此孤立微电网的设计采用了一种更特殊的方法。因此灵活性管理在很大程度上取决于能量存储，并且可以通过并入备用发电机来满足可靠性条件。通过满足适当整合合适的储能设施需求，实现了可再生能源发电的可控性要求。
[0005]目前，多种用于微电网灵活性管理的ESS技术根据投资成本、寿命、功率容量、能量密度、损耗、缺陷等进行分类。然而，成本和容量问题仍然是有效部署ESS技术的关键挑战。备受瞩目的新兴ESS技术之一是抽水蓄热微电网(PTES)。与其他现有的储能选项(如BESS、压缩空气储能和抽水蓄能)相比，PTES具有相对更好的能量密度，从而降低了每MWh容量的单位成本和每MW安装成本。此外，与抽水蓄能微电网不同，土地面积和地形要求并不复杂。因此，微电网设计中PTES的前景，特别是对于孤岛案例是乐观的。
[0006]在本专利技术中，采用DSM方法对PTES技术与BESS相比进行了成本效益和技术评估，目标是实现有效的微电网配置和容量大小，同时结合可靠的微电网灵活性要求。
[0007]2、微电网柔性规划中需求侧管理的研究现状
[0008]DSM是一大类方法，旨在通过修改负载需求曲线来提高智能电网的能源效率。DR计划是DSM的一个分支，旨在激励和影响电力电力用户来重塑他们的能源需求，以响应公共工程提供的更优利益。通过使用先进的计量和管制自由的现代电力市场，DSM和DR的前景得到
了加强。随着DR计划的成功部署，电力微电网网络扩展和额外容量规划可以推迟。这随之降低了日常电力微电网运营成本和用户电费。已有文献中提出了各种类型的DR，根据为负载需求的时间转移、削减负载或不遵守投标合同的罚款，这些DR大致分为基于时间的和基于激励的DR类型，以及实施方法和应用程序。DR计划的数学模型旨在为从电力公司到配电微电网运营商以及电力电力用户的不同利益相关者提供成本收益。基于时间的DR类型为电力用户提供随时间变化的电价，而基于激励的DR类型为用户削减电力用户提供固定收益。DR计划也是根据电力用户类型设计的。
[0009]目前研究不足在于：传统研究都集中并仅限于具有网络互连、放宽市场管制、多样化发电来源和DR计划优势的大型电力微电网。DR计划对微电网的适用性和潜力仍然是一个越来越受关注的领域，特别是在能源成本、减小污染、峰值负载消耗最小化方面，以及可靠性改进方面。需求侧管理在减少太阳能和风能不确定性方面对住宅、商业和工业微电网用户的影响方面具有优势。为适应风能和太阳能发电微电网和容量规划的电力输出的间歇性和不可预测性，基于可再生能源的电力微电网的高渗透性增强操作灵活性仍然很有前景。
[0010]对于主要由WT和PV发电组成的高RES发电孤岛微电网，运行规划的灵活性在很大程度上取决于有限且非常昂贵储能微电网的支持，以解决随时间变化的需求和发电配置之间的不匹配问题。因此，采用DSM成为高效和经济的微电网控制模型，并为具有高RES渗透率的电力微电网提供必要的运行灵活性管理的重要工具。
[0011]此外，微电网设计的经济和技术方面涉及三个关键方面，在许多电力微电网规划研究中，这些方面通常使用逐级隔离方法进行处理。这些调度方法包含优化容量大小、优化能源单位调度和点对点能源交易。这些独立规划方法通常会导致整个微电网的优劣，例如微电网组件的容量不足或过大，运营成本高等。由于长期规划，这种优劣往往会产生模型未能充分捕捉和验证实际的短期运行条件，这在具有高可再生能源渗透率的微电网中往往变得更加明显。类似地，短期运行调度方法研究中假设最优微电网配置已预先确定，这在运行成本、电力微电网可靠性和灵活性管理要求方面对短期运行规划产生重大影响。因此，这意味着三个规划模型需要统一和连接，以便为整个电力微电网实现更好的技术和经济效益。

技术实现思路

[0012]为了解决
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术提供一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法及装置，提出了一种综合规划方法，结合最优发电规模、运营规划和需求侧管理方法这三个阶段同时考虑，以实现优化配置和运行规划方法。旨在解决由风能、太阳能发电和ESS组成的独立微电网微电网的长期最优容量和短期运行规划的问题。目标是利用ESS的灵活性和最优DSM控制方法，促进可再生能源的高渗透率。此外，还提出了基于负载需求和RES功率输出曲线的可变RES匹配方法，并给出基于改进DSM机制的适应性需求。
[0013]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0014]一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法，包括如下的步骤：
[0015]步骤一：考虑风力发电机、光伏微电网、柴油发电机与电池储能的组合应用，建立含高可再生能源的孤岛微电网经济综合规划模型，给出对应不同运行工况的运行容量规划方法；
[0016]步骤二：基于微电网经济综合规划模型，结合瞬时可再生能源的可利用容量，建立
基于动态定价的经济控制模型，得到实时需求响应方法；
[0017]步骤三：将步骤一的模型与步骤二的模型相结合，给出以最小运行成本为目标函数的优化求解方法，目标函数包括等效年度投资成本、运行成本及基于需求侧管理方法的成本，并具体给出约束条件，通过基于MATLAB软件的混合整数线性规划算法求解方法进行求解，得到储能
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可再生能源
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抽水储能联合控制指令。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法，其特征在于，包括如下的步骤：步骤一：考虑风力发电机、光伏微电网、柴油发电机与电池储能的组合应用，建立含高可再生能源的孤岛微电网经济综合规划模型，给出对应不同运行工况的运行容量规划方法；步骤二：基于微电网经济综合规划模型，结合瞬时可再生能源的可利用容量，建立基于动态定价的经济控制模型，得到实时需求响应方法；步骤三：将步骤一的模型与步骤二的模型相结合，给出以最小运行成本为目标函数的优化求解方法，目标函数包括等效年度投资成本、运行成本及基于需求侧管理方法的成本，并具体给出约束条件，通过基于MATLAB软件的混合整数线性规划算法求解方法进行求解，得到储能
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可再生能源
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抽水储能联合控制指令。2.根据权利要求1所述的一种考虑储能和需求响应的微电网经济规划方法，其特征在于，所述的步骤一中，所述模型的建立及对应不同运行工况的运行容量规划方法包括如下：步骤101、建立含高可再生能源的孤岛微电网经济综合规划模型包括：建立电网微电网模型，其中包括模型参数、设定经济参数及归一化数据，并初始化优化流程；步骤102、使用MILP求解得到最大可再生能源渗透率和储能、抽水储能的最优容量大小，此方法的灵活性由两部分组成：储能和需求侧响应容量；步骤103、判断电力用户需求是否大于清洁能源供电能力，如果可再生能源出力多于电力用户需求，则判断储能微电网是否少于最大储能容量，如果有剩余容量，则储能充电，以增加过剩电量；若储能微电网多于最大储能容量，则启用需求响应方法，增加电力用户需求；步骤104、判断电力用户需求是否小于清洁能源供电能力，如果可再生能源出力少于电力用户需求，则判断储能微电网是否多于最小储能容量，如果有剩余容量，则储能放电，以满足电力用户需求。若储能微电网少于最小储能容量，即储能容量不足以满足电力用户需求，则启用需求响应方法，减少电力用户需求，否则返回重新计算最优容量；若需求响应后，微电网仍然没有达到发用功率平衡，则开启柴油...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁辽逸，刘宇，贺欢，祝湘博，高洋，贾依霖，唐俊刺，崔嘉，田为剑，颜宁，金永辉，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳工业大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：