CN108493986A - 基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分布式发电和配电网优化调度，具体为基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法，包括S1：确定配网层优化目标函数；S2：配网层优化调度需满足的约束条件；S3：微电网层构建；S4：确定微电网层优化目标函数；S5：微电网层优化调度需满足的约束条件；S6：配网层与微电网层协调优化调度。本发明提供了配电网与微电网相互配合，上下层相互影响，最终实现分布式电源的经济调度。由于引入分布式电源，配电网的稳定性和可靠性显著提高。又因为在配网层面上对微电网进行上层管理，充分利用微电网的清洁能源，使弃风弃光下降，并且由于各个微电网通过配电网相互联系，减少了储能单元的容量配置，进而为配电网优化调度提供建议和依据。

Description

基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法

技术领域

本发明涉及配电网中分布式电源的优化调度，具体为基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法。

背景技术

随着社会经济的发展，能源的消费总量也在迅速增加，能源己经成为制约世界经济发展的重要因素，同时常规能源大量消耗带来的环境问题越来越受到人们的关注。因此，近年来风能、太阳能等新能源发电得到了极大的支持和发展。这些新能源的引入冲击了当前大容量机组集中发电、远程送电、多绞分配的方式。分布式发电是有别于传统集中供电系统的，分布式电源分散建立在用户现场或者用户附近，含分布式电源的配电网是由传统市电网和以风力发电和太阳能发电为核心的绿色可再生能源构成的多个微电网组合而成。为满足用户合理用电需求，既可用市电电网独立为用户供电，也可以由风力发电和太阳能发电的微电网供电，多余的发电还可并入大电网供电。含分布式电源的配电网具有很多传统大电网不具有的优点：分布式电源相互独立，用户可自行控制，发生传统电网大规模停电事故的概率较小；由分布式电源组合的微电网就近向周围用户供电，具有很低的输配电损耗，非常适用于农场、山区、小城市，特别是那些远离中心城镇的孤岛区域的居民用电。众所周知，充分利用风能、太阳能这类清洁能源，不但可以取得好的经济效益，还十分有利于环境保护，可有效降低输电成本。微电网采用先进信息控制技术，能够实时监测其数据，具有一定的可控性，操作简单，启停快等优点。风力发电和太阳能发电技术趋于成熟，发电容量的日益增大，更有助于为大电网削峰填谷。

目前由分布式新能源构成的微电网中无论风力发电和太阳能发电由于受自然界客观规律限制，可提供的电功率具有随机性和波动性。因此，现实使用时，单独组网供电可靠性相对较差，微电网的运行经验表明：在微电网运行过程中仍存在不少问题，有待解决。为提高供电可靠性，满足用户用电需求，实际应用中往往用市电电网做后备，也即组成微电网和市电电网混合的供电电源系统。

由于用户用电需求的突变性及分布式电源构成的微电网供电局限性，风力发电和太阳能发电具有随机性，要保证由微电网构成的配电网系统具有好的供电品质，功率预测、系统功率优化调度、合理平滑切换及优控策略，这些问题的解决是不可或缺的。因此，研究由分布式电源构成的微电网的优化调度具有重要的现实价值和理论意义。

发明内容

本发明使配电网运行过程中削峰填谷，从而保证了电网运行的稳定性与经济性。提出了上、下双层优化理论，将配电网与微电网中的分布式电源协调优化。通过调节储能电源的充放电功率，满足调度目标，最大化利用可再生能源。采用该方法，将配电网与微电网相互作用，充分的利用分布式电源，提高配电网运行的可靠性。

本发明是采用如下的技术方案实现的：基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法，包括以下步骤：

S1：配网层需协调调度各微电网各个时段与配电网的功率交换，实现削峰填谷的作用，目的是电网负荷波动平方差最小，所以上层目标函数为：

，式中T表示一个调度周期内所包含的时段数，P_d,t表示时刻t除与微电网交换的功率以外的负荷水平，表示T个时间段内的系统平均负荷，N₀表示配电网系统中所含微电网个数，表示为配电网对第k个微电网在时刻t的调度计划，大于0为负载特性，小于0为电源特性。

S2：为了削峰填谷，满足配电网可靠稳定经济运行。配电网需要满足约束条件有：①功率平衡约束；②发电机出力约束；③节点电压约束；④线路传输功率约束；⑤微电网各时段调度约束。配网层由此计算出各微电网的调度。

S3：在微电网层，光伏，风电，储能和负荷经过各自变流器接入微电网中，并通过PCC点与配电网相连。

S4：微电网下层调度目的是微电网实际调度计划与上层调度偏差最小，对于第k个微电网，下层目标函数可以表示为：

，其中α为惩罚函数，P_k,t为t时段第k个微电网的实际调度结果。

当风电，光伏供电功率过大，超过储能充电能力时，选择在微电网内部直接消耗，不会直接向配电网供电。

P_k,t＝P_w,t+P_pv,t-P_bc,t+P_bf,t

当风电，光伏供电功率不足配电网峰时负荷，只消耗储存在储能中的能源。

P_k,t＝P_bf,t

P_w,t，P_pv,t分别代表t时段内微电网风电与光伏的有功功率，P_bc,t，P_bf,t分别代表t时段内微电网储能的充电功率与放电功率。

S5：为使微电网层可以稳定可靠运行，微电网需要满足约束条件有：①储能出力约束；②储能容量约束；③分布式电源出力约束；④其他设备接入裕度约束。

S6：通过上层配网层与下层微电网层相互协调配合,求解出上层目标函数的最优解，且满足下层目标函数。确认最终调度方案。

本发明提供了配电网与微电网相互配合，上下层相互影响，最终实现分布式电源的经济调度。由于引入分布式电源，配电网的稳定性和可靠性显著提高。又因为在配网层面上对微电网进行上层管理，充分的利用了微电网的清洁能源，使弃风弃光比例下降，并且由于各个微电网通过配电网相互联系，减少了储能单元的容量配置，也减少了备用机组容量。

附图说明

图1为本发明调度方法流程简图。

具体实施方式

基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法，包括以下步骤：

S1：配网层需协调调度各微电网各个时段与配网的功率交换，实现削峰填谷的作用，目的是电网负荷波动平方差最小，所以上层目标函数为：

，式中T表示一个调度周期内所包含的时段数，P_d,t表示时刻t除与微电网交换的功率以外的负荷水平，表示T个时间段内的系统平均负荷，N₀表示配电网系统中所含微电网个数，表示为配电网对第k个微电网在时刻t的调度计划，大于0为负载特性，小于0为电源特性。

S2：为了削峰填谷，满足配电网可靠稳定经济运行。配电网需要满足约束条件有：①功率平衡约束；②发电机出力约束；③节点电压约束；④线路传输功率约束；⑤微电网各时段调度约束。配网层由此计算出各微电网的调度。

S3：在微电网层光伏，风电，储能和负荷经过各自变流器接入微电网中，并通过PCC点与配电网相连。

S4：微电网下层调度目的是微电网实际调度计划与上层调度偏差最小，对于第k个微电网，下层目标函数可以表示为：

，其中α为惩罚函数，P_k,t为t时段第k个微电网的实际调度结果；

当风电，光伏供电功率过大，超过储能充电能力时，选择在微电网内部直接消耗，不会直接向配电网供电。

P_k,t＝P_w,t+P_pv,t-P_bc,t+P_bf,t

当风电，光伏供电功率不足配电网峰时负荷，只消耗储存在储能中的能源。

P_k,t＝P_bf,t

，P_w,t，P_pv,t分别代表t时段内微电网风电与光伏的有功功率，P_bc,t，P_bf,t分别代表t时段内微电网储能的充电功率与放电功率。

S5：为使微电网层可以稳定可靠运行，微电网需要满足约束条件有：①储能出力约束；②储能容量约束；③分布式电源出力约束；④其他设备接入裕度约束。

S6：通过上层配网层与下层微电网层相互协调配合。如图一所示，配电网调度中心，其目的是配电网负荷波动平方差最小，并向下层微电网给出配电网调度策略。微电网调度中心，其目的是微电网实际调度计划与上层调度偏差最小，并向上层配电网反馈微电网优化运行策略。当上层与下层目标函数都取最优解时，确认为最终调度方案。

Claims (1)

1.基于上、下双层优化理论的分布式发电协调优化调度方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

S1：配网层需协调调度各微电网各个时段与配电网的功率交换，实现削峰填谷的作用，目的是电网负荷波动平方差最小，所以上层目标函数为：

式中T表示一个调度周期内所包含的时段数，P_d,t表示时刻t除与微电网交换的功率以外的负荷水平，表示T个时间段内的系统平均负荷，N₀表示配电网系统中所含微电网个数，表示为配电网对第k个微电网在时刻t的调度计划，大于0为负载特性，小于0为电源特性；

S2：为了削峰填谷，满足配电网可靠稳定经济运行，配电网需要满足约束条件有：①功率平衡约束；②发电机出力约束；③节点电压约束；④线路传输功率约束；⑤微电网各时段调度约束，配网层由此计算出各微电网的调度；

S3：在微电网层，光伏，风电，储能和负荷经过各自变流器接入微电网中，并通过PCC点与配电网相连；

S4：微电网下层调度目的是微电网实际调度计划与上层调度偏差最小，对于第k个微电网，下层目标函数可以表示为：

，

其中α为惩罚函数，P_k,t为t时段第k个微电网的实际调度结果；

当风电，光伏供电功率过大，超过储能充电能力时，选择在微电网内部直接消耗，不会直接向配电网供电，

P_k,t＝P_w,t+P_pv,t-P_bc,t+P_bf,t

当风电，光伏供电功率不足配电网峰时负荷，只消耗储存在储能中的能源，

P_k,t＝P_bf,t

P_w,t，P_pv,t分别代表t时段内微电网风电与光伏的有功功率，P_bc,t，P_bf,t分别代表t时段内微电网储能的充电功率与放电功率；

S5：为使微电网层可以稳定可靠运行，微电网需要满足约束条件有：①储能出力约束；②储能容量约束；③分布式电源出力约束；④其他设备接入裕度约束；

S6：通过上层配网层与下层微网层相互协调配合，求解出上层目标函数的最优解，且满足下层目标函数，确定最终调度方案。