本发明专利技术公开了一种基于多时间尺度协调的微网经济运行优化调度方法，该方法将微网经济运行分为日前计划与实时调度两个时间尺度，在日前计划阶段，将一个调度周期分为多个时段，基于日前预测数据，将其建模为混合整数线性规划问题；在实时调度阶段，遵从日前计划的开停机结果，基于实时超短期预测数据，将其建模为非线性规划。本发明专利技术还设计了两个时间尺度的协调配合机制，使得本方法得到的调度方案既能满足长时间尺度的经济因素，也能满足短时间尺度的微网内部电压、载流量等安全运行约束并平滑新能源的出力波动。该方法适用于任意类型、任意容量配比的由可控电源、不可控电源和储能设备组成的微型电网的并网和孤网运行中的经济运行优化调度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统的运行、仿真、分析与调度
，尤其涉及一种。
技术介绍
分布式发电技术是二十一世纪电力工业发展的关键技术之一。它从最底层改变了传统电力生产供应的格局，具有投资省、能耗低、可靠性高、灵活输电、快速恢复供电等诸多优点。随着以风能、太阳能为代表的可再生能源在世界各国的推广应用，分布式发电技术在节能减排、预防大面积停电方面的优势得到全球能源、电力专家和各国政府部门的一致认可。作为世界上能源消耗和污染排放大国，大力发展分布式发电技术对于我国的可持续发展具有重要的战略意义。微型电网系统(MicroGrid，简称微网)是分布式发电系统的基本组成单元。分布式发电技术尽管优点突出，但也存在诸多问题，其中之一就是单个类型的分布式电源相对大电网而言往往是不可控的。比如风能、太阳能发电技术，受自然条件的约束，表现出很强的随机性和间歇性，给整个电网的运行、调度带来极大的困难。将发电装置、储能装置、负荷及控制系统等结合，构成一个输出功率可控的微型电力网络。微型电网系统既可以独立运行，由内部电源向微网内部的负荷供电；也可以并网运行，向外部电网供出多余的电能或由外部电网补充自身发电量的不足。微网作为一种分布式发电的新型组织形式，与大电网一样同样存在能量管理问题，即如何对微网内的可控电源(柴油发电机、微型燃气轮机、燃料电池)、不可控电源(风力发电、光伏发电)和储能设备(小型抽水蓄能、氢能循环装备、各类型蓄电池)进行能量管理， 规划其燃料使用方案、储能设备充放电方案、与外部电网电能交易方案等，同时保证实际运行中的安全性、物理性约束条件，以此保证微网的持续、经济、安全运行。目前，该领域研究尚处于理论研究阶段，暂时没有公认成熟的解决方案。现有研究多集中于微网实时经济运行优化调度，忽视了大时间尺度规划(如日前)对系统运行经济性的影响，缺乏多时间尺度的协调优化；同时现有研究手段也多集中于过于简化的启发式策略和过于复杂的混合整数非线性规划模型，前者无法达到数学上的最优点而无法保证长期运行的经济性，后者求解过程过于复杂且不易寻找到可行解，因此都无法满足微网实际运行中经济性、安全性以及节能减排的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种，包括如下步骤(1)统计微网运行历史数据，建立微网内所有可控电源的成本-出力曲线的非线性函数，并将其分段线性化；同时根据微网电路拓扑结构和电气参数，建立微网节点导纳矩阵；(2)采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，综合微网运行的历史数据，对负荷/风能/太阳能/电价进行未来一天的预测，得到未来一天内微网的负荷/ 风能/太阳能/电价预测数据；(3)将微网未来一天内的经济运行分为多个时段，以各时段微网运行成本最小为目标函数，其中所有可控电源的使用分段线性化模型，考虑微网内部的各时段能量平衡、各设备元件的出力/爬坡率/开停机成本、储能设备运行成本与“满充满放”原则，基于第二步中的日前负荷/风能/太阳能/电价预测数据，将此微网日前计划问题构成一个混合整数线性规划问题进行求解，得到各时段微网经济运行调度方案；(4)采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，对负荷/风能/太阳能/电价进行超短期预测，得到未来一个时段内微网的负荷/风能/太阳能/电价预测数据；(5)取当前时段的微网设备的开停机状态，令其在该时段不能改变，以该时段微网运行成本最小和当前电源出力值与日前计划出力值偏差最小化为目标函数，其中所有可控电源使用原有非线性模型，考虑微网内部的该时段交流潮流平衡、母线电压约束、线路载流量约束、各逆变器的容量约束，同时基于第四步中的超短期预测数据，将此微网实时调度问题构成一个非线性规划问题进行求解，得到该时段的微网经济运行调度方案；(6)评估实时调度的调度方案与日前计划的调度方案的偏差，若偏差大于给定阈值σ，即所得到的实时调度方案不可行，则需要在此时段重新进行日前计划，即返回第二步；若偏差小于或等于给定阈值即所得到的实时调度方案可行，则进入第七步；(7)对于经第六步可行性检测满足要求的微网经济运行调度方案，形成微网调度指令， 发布给微网中的可控电源、不可控电源以及储能设备的控制器，使得微网在下一时段按照指定方式安全经济运行；同时判断下一个时段是否已进行过日前计划，如是则进入下一个时段进行预测和实时调度，即重复第四步，否则开始对下一天进行预测和日前计划，即返回第一步。 本专利技术的有益效果是，本专利技术提出了一种，与已有的技术相比，本专利技术提出的方法主要有以下优势和改进1、与基于启发式策略的技术方案相比提高了最优解的质量，减少了电网运行的经济费用和污染排放量，更好的实现了节能减排；与混合整数非线性规划模型相比极大的提高了计算速度且避免了出现无可行解的情况，能够有效提升微网控制中心的响应速度，提高电网运行的安全性和可靠性；2、将问题简化为“混合整数线性规划+非线性规划”后，这两个数学优化问题都有成熟的数学软件可以直接求解，降低了系统开发与集成的难度，从而减少了微网控制中心的投资成本，简化其调度流程；3、所提出的多时间尺度协调机制简单但有效，足以处理微网这种规模小但波动大的相对独立系统，能够有效消纳风能、太阳能等清洁能源，从而减少碳排放，进一步促进节能减排。附图说明图1是流程图； 图2是示例微网系统结构图3可控电源成本-出力曲线分段线性化示意图； 图4日前计划混合整数线性规划问题中等式约束系数矩阵的稀疏结构图5日前计划混合整数线性规划问题中不等式约束系数矩阵的稀疏结构图6是日前计划的计算结果展示图。具体实施例方式本专利技术，包括如下步骤 第一步统计微网运行历史数据，建立微网内所有可控电源的成本-出力曲线的非线性函数，并将其分段线性化；同时根据微网电路拓扑结构和电气参数，建立微网节点导纳矩阵。第二步采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，综合微网运行的历史数据，对负荷/风能/太阳能/电价进行未来一天的预测，得到未来一天内微网的负荷/风能/太阳能/电价预测数据。第三步将微网未来一天内的经济运行分为多个时段，以各时段微网运行成本最小为目标函数，其中所有可控电源的使用分段线性化模型，考虑微网内部的各时段能量平衡、各设备元件的出力/爬坡率/开停机成本、储能设备运行成本与“满充满放”原则，基于第二步中的日前负荷/风能/太阳能/电价预测数据，将此微网日前计划问题构成一个混合整数线性规划问题进行求解，得到各时段微网经济运行调度方案。上述混合整数规划问题的数学模型为其中优化变量定义为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于多时间尺度协调的微网经济运行优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）统计微网运行历史数据，建立微网内所有可控电源的成本－出力曲线的非线性函数，并将其分段线性化；同时根据微网电路拓扑结构和电气参数，建立微网节点导纳矩阵；（２）采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，综合微网运行的历史数据，对负荷／风能／太阳能／电价进行未来一天的预测，得到未来一天内微网的负荷／风能／太阳能／电价预测数据；（３）将微网未来一天内的经济运行分为多个时段，以各时段微网运行成本最小为目标函数，其中所有可控电源的使用分段线性化模型，考虑微网内部的各时段能量平衡、各设备元件的出力／爬坡率／开停机成本、储能设备运行成本与“满充满放”原则，基于第二步中的日前负荷／风能／太阳能／电价预测数据，将此微网日前计划问题构成一个混合整数线性规划问题进行求解，得到各时段微网经济运行调度方案；（４）采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，对负荷／风能／太阳能／电价进行超短期预测，得到未来一个时段内微网的负荷／风能／太阳能／电价预测数据；（５）取当前时段的微网设备的开停机状态，令其在该时段不能改变，以该时段微网运行成本最小和当前电源出力值与日前计划出力值偏差最小化为目标函数，其中所有可控电源使用原有非线性模型，考虑微网内部的该时段交流潮流平衡、母线电压约束、线路载流量约束、各逆变器的容量约束，同时基于第四步中的超短期预测数据，将此微网实时调度问题构成一个非线性规划问题进行求解，得到该时段的微网经济运行调度方案；（６）评估实时调度的调度方案与日前计划的调度方案的偏差，若偏差大于给定阈值，即所得到的实时调度方案不可行，则需要在此时段重新进行日前计划，即返回第二步；若偏差小于或等于给定阈值，即所得到的实时调度方案可行，则进入第七步；（７）对于经第六步可行性检测满足要求的微网经济运行调度方案，形成微网调度指令，发布给微网中的可控电源、不可控电源以及储能设备的控制器，使得微网在下一时段按照指定方式安全经济运行；同时判断下一个时段是否已进行过日前计划，如是则进入下一个时段进行预测和实时调度，即重复第四步，否则开始对下一天进行预测和日前计划，即返回第二步。...
【技术特征摘要】
1. 一种基于多时间尺度协调的微网经济运行优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤(1)统计微网运行历史数据，建立微网内所有可控电源的成本-出力曲线的非线性函数，并将其分段线性化；同时根据微网电路拓扑结构和电气参数，建立微网节点导纳矩阵；(2)采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，综合微网运行的历史数据，对负荷/风能/太阳能/电价进行未来一天的预测，得到未来一天内微网的负荷/ 风能/太阳能/电价预测数据；(3)将微网未来一天内的经济运行分为多个时段，以各时段微网运行成本最小为目标函数，其中所有可控电源的使用分段线性化模型，考虑微网内部的各时段能量平衡、各设备元件的出力/爬坡率/开停机成本、储能设备运行成本与“满充满放”原则，基于第二步中的日前负荷/风能/太阳能/电价预测数据，将此微网日前计划问题构成一个混合整数线性规划问题进行求解，得到各时段微网经济运行调度方案；(4)采集微网负荷信息数据、气象信息数据以及外部电网电价数据，对负荷/风能/太阳能/电价进行超短期预测，得到未来一个时段内微网的负荷/风能/太阳能/电价预测数据；(5)取当前时段的微网设备的开停机状态，令其在该时段不能改变，以该时段微网运行成本最小和当前电源出力值与日前计划出力值偏差最小化为目标函数，其中所有可控电源使用原有非线性模型，考虑微网内部的该时段交流潮流平衡、母线电压约束、线路载流量约束、各逆变器的容量约束，同时基于第四步中的超短期预测数据，将此微网实时调度问题构成一个非线性规划问题进行求解，得到该时段的微网经济运行调度方案；(6)评估实时调度的调度方案与日前计划的调度方案的偏差，若偏差大于给定阈值α，即所得到的实时调度方案不可行，则需要在此时段重新进行日前计划，即返回第二步；若偏差小于或等于给定阈值沒，即所得到的实时调度方案可行，则进入第七步；(7)对于经第六步可行性检测满足要求的微网经济运行调度方案，形成微网调度指令， 发布给微网中的可控电源、不可控电源以及储能设备的控制器，使得微网在下一时段按照指定方式安全经济运行；同时判断下一个时段是否已进行过日前计划，如是则进入下一个时...
【专利技术属性】
技术研发人员：江全元，耿光超，石庆均，汪海蛟，王云，刘霞，程玮，薛美东，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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