CN110783928B - 一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，属于直流混合微电网系统设计规划领域，建立交直流混合微电网系统模型；以交直流混合微电网运营成本最大化为目标，执行考虑柔性负荷的交直流混合微电网的能量管理策略，以运营收益最大化为目标去分配交直流两侧柔性负荷和大电网的调度资源，并通过交直流两侧柔性负荷调度方法调度交直流两侧柔性负荷；建立以交直流混合微电网运营净收益和用户满意度最优为综合目标,以综合约束条件、换流损耗负荷缺电率和供电可靠性为评价指标，确定交直流混合微电网的容量优化配置方案，该方法柔性负荷可以灵活的主动参与微电网运行控制，有效的减少功率平衡所需的蓄电池容量，有效的提高微电网运行净收益。

Description

一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化 配置方法

技术领域

本发明涉及直流混合微电网系统设计规划领域尤其涉及一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法。

背景技术

煤炭是一种不可再生的一次性能源，化石原料燃烧过程中产生的大量有害气体成为日渐加剧环境污染以及能源枯竭现象的重要因素。我国作为一个以煤炭为主要原料的能源大国，为了使社会经济能够得到快速健康的发展，如何转变生产方式，走一条可持续发展道路已经成为大势所趋。

近年来，交直流混合微电网系统作为目前微电网方向的主要研究热点之一，通过交直流两侧分别对能源的合理利用，可以提高可再生能源的利用率，供电的可靠性以及微电网系统的经济性。系统内部个分布式电源，如直流侧的光伏电池、交流侧的风机等利用清洁能源的设备，可以有效缓解环境污染问题，促进能源的可持续发展。由于储能系统的投资成本和置换成本较高，若单一的通过蓄电池来平衡交直流供需两侧的功率平衡，不仅会大大增加系统的投资费用，还会使增大交直流混合微电网运行时的换流损耗，使微电网运营收益降低，能源浪费率提高，在负荷侧，目前传统的刚性负荷大量降低了微电网系统运行的灵活性，源-网-荷-储直接协调关系较差，会造成微电网的储能装置数量的增大。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,步骤如下：

步骤1：建立交直流混合微电网系统模型；

步骤2：以交直流混合微电网运营成本最大化为目标，执行考虑柔性负荷的交直流混合微电网的能量管理策略，以运营收益最大化为目标去分配交直流两侧柔性负荷和大电网的调度资源，并通过交直流两侧柔性负荷调度方法调度交直流两侧柔性负荷；

步骤3：建立以交直流混合微电网运营净收益和用户满意度最优为综合目标,以综合约束条件、换流损耗负荷缺电率和供电可靠性为评价指标,确定交直流混合微电网的容量优化配置方案。

进一步地，所述交直流混合微电网以运营收益最大化为目标的分配方式如公式(1)所示：

maxC_op(t)＝C_user(t)+C_shift(t)+C_net(t) (1)

式中，其中C_shift＝C_shift1+C_shift2，C_op(t)为微电网综合运营成本，C_user(t)为微电网与用户之间的售电收益，C_shift(t)为负荷调度成本，C_shift1，C_shift2分别为直流侧、交流侧负荷调度成本，为微电网与大电网售、购电成本。

进一步地，所述能量管理策略的模型如下：

定义风力发电与交流侧负荷需求的差额为交流侧负荷不平衡功率，光伏发电与直流侧负荷需求的差额为直流侧负荷不平衡功率,所述交流侧负荷不平衡功率和所述直流侧负荷不平衡功率公式分别公式(2)和(3)所示:

式中P₁(t)，P₂(t)分别为直流侧交流侧不平衡功率，P_output1(t)，P_output2(t)分别为光伏、风机输出功率，P_load1(t)，P_load2(t)分别为直流侧、交流侧初始负荷功率，P_shift1，分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度容量，P_change分别为交直流两侧相互转移功率，P_net(t)分别为微电网购售功率，P_bat(t)分别为蓄电池充放电功率，k分别为换流损耗系数。

进一步地,步骤2中所述交直流两侧柔性负荷调度方法如下：

定义每一时段交直流侧柔性负荷可调度容量分别为：

式中：△P₁(t)、△P₂(t)分别为直流侧柔性负荷可调度容量、交流侧柔性负荷可调度容量。

根据微电网中柔性负荷包括可激励负荷、可中断负荷两种形式，以及交直流两侧柔性负荷实际调度量与微电网与用户签订的协议内容、用户自主参与负荷调度的意愿以及柔性负荷调度潜力相关，得到交直流两侧柔性负荷实际参与调度容量如下：

式中：P_shift1(t)、P_shift2(t)分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度总容量，ρ_DCup(t)、ρ_DCdown(t)分别为直流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组，ρ_ACup(t)、ρ_ACdown(t)分别为交流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组，k_up(t)、k_down(t)分别为柔性负荷的可激励系数、可中断系数，P_DCneed(t)，P_ACneed(t)分别为直流侧、交流侧的负荷需求；

根据用户自主参与负荷调度的意愿和柔性负荷的调度潜力对可激励系数和可中断系数的取值之间的联系，可定义柔性负荷的可激励系数、可中断系数如下：

其中

——柔性负荷可激励潜力、可中断潜力，

用户增加、中断负荷的意愿因子；

直流侧决策系数与直流侧柔性负荷参与调度关系式如下：

交流侧决策系数与交流侧柔性负荷参与调度关系式如下：

进一步地：所述综合目标公式如下：

F为综合指标；f₁ ^*和f₂ ^*分别为经济目标和用户满意目标的独立最优解，ω₁和ω₂分别为经济目标和用户满意目标的权重。

进一步地：所述经济目标包括等年值投资运行成本、柔性负荷调度成本、交直流混合微电网与大电网之间售购电成本；

所述经济目标函数表达式如下：

maxf₁＝C_op-C_ACS＝C_user(t)+C_shift(t)+C_net(t)-C_ACS (10)

所述等年值投资运行成本表达式如下：

C_ini、C_om、C_rep分别为年设备投资成本、年设备运维成本、年设备置换成本，

分别为光伏、风机、蓄电池、换流装置单个成本，N_pv、N_wt、N_bat分别为光伏、风机、蓄电池的安装数量，

分别为单位光伏、风机、蓄电池、储能装置运维成本，C_RL分别为年限内设备置换成本总和，即系统周期内蓄电池、换流装置的置换成本总和；

所述柔性负荷调度成本表达式如下：

直流侧：

其中：

交流侧：

其中：

式中：C_up1、C_down1分别为直流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_up2、C_down2分别为交流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_iup1(t)、C_idown1(t)分别为直流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_iup2(t)、C_idown2(t)分别为交流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本；α₁、α₂分别为可激励负荷的激励系数，δ_max分别为最大柔性负荷调度成本系数，P_sur1、P_sur2分别为流侧、交流侧柔性负荷调度后的负荷需求，β₁、β₂——为可中断负荷的补偿系数。

所述微电网与大电网之间的购售电成本可定义为：

式中：P_net,buy(t)，P_net,sell(t)分别为微电网向大电网购售的电量；c_net,buy(t)，c_net,sell(t)分别为微电网向大电网购售电电价。

所述微电网与用户之间的售电成本表达式如下：

其中：P_user(t)为t时刻用户电量需求，c_user(t)为t时刻微电网售电电价。

进一步地，所述用户满意目标模型如下：

式中:q_t为t时刻未进行负荷调度时的电费支出总量，△q_t为t时刻电费支出改变量，与负荷调度之前相比增加为正，减少为负；b_t为t时刻未进行符合调度时的微电网负荷总量，△b_1t、△b_2t为t时刻直流侧、交流侧负荷改变量。

进一步地，所述综合约束条件包括供电可靠性约束、系统装机容量约束、蓄电池充放电约束、功率平衡约束和柔性负荷调度约束；

所述供电可靠性约束表达式如下：

f_LPSP≤σ_LPSP (17)

式中，σ_LPSP为负荷缺电率的约束参考值；

所述系统装机容量约束表达式如下：

式中：N_min,pv、N_min,wt、N_min,bat分别为光伏、风机、蓄电池最小安装数量组；N_max,pv、N_max,wt、N_max,bat分别为光伏、风机、蓄电池最大安装数量组；

所述蓄电池充放电约束表达式如下：

式中：SOC(t)为t时刻蓄电池的剩余电量；SOC_max、SOC_min分别为蓄电池SOC的上限、下限，P_bat,in(t)、P_bat,out(t)分别为t时刻蓄电池充电、放电功率；

分别为蓄电池充电功率的上限、下限；

分别为蓄电池放电功率的上限、下限；

所述功率平衡约束表达式如下：

所述柔性负荷调度约束表达式如下：

式中：

分别为柔性负荷最大可激励潜力、最大可中断潜力。

进一步地，所述换流损耗负荷缺电率计算公式为：

P_loss＝(1-k)P_change (22)

所述供电可靠性判断表达式如下：

其中：P_loss表示换流损耗负荷缺电率；

进一步地，该方法采用粒子群优化算法进行验证。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法对需求侧进行柔性负荷调度，通过改变用户侧每一时段的用能需求，可以实现供需双方的互动，在减少系统各分布式电源容量配置的同时，降低联络线功率的波动幅度，增加微电网并网运行的安全性和稳定性，通过本发明所提出的交直流混合微电网能量管理策略，能够更好的进行交直流侧的运行控制，从而保证在并网运行时的电能质量从而提高微电网的系统稳定性；目标函数综合考虑了微电网运营净收益和用户满意度两方面因素，在保证运行收益最优的同时，增加用户的用电体验，使微电网并网运行的经济性更优，所以通过柔性负荷的引入，分别对交直流两侧每一时段负荷侧用能需求的调整，实现供能侧、储能侧和用户侧三方的“互动性”，可以有效提高微网投资的经济性和并网运行的稳定性，柔性负荷作为实现供需双方“互动性”的手段之一，可以灵活的主动参与微电网运行控制，可以有效的减少功率平衡所需的蓄电池容量，引入柔性负荷参与微电网调度，可以有效减少功率平衡所需的蓄电池容量，有效的提高微电网运行净收益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明方法的交直流混合微电网系统结构原理图；

图2是本发明方法的PSO求解流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

图1是本发明方法的交直流混合微电网系统结构原理图；：

步骤1，建立交直流混合微电网系统模型，该交直流混合微电网系统运行在并网模式下，此微电网系统主要包括光伏发电机组、风力发电机组、蓄电池、换流器等装置，其中光伏发电机组、蓄电池以及直流负荷与微电网直流侧相连，风机、交流负荷以及大电网与交流侧相连。其中光伏发电以及蓄电池满足直流侧负荷需求，风机发电满足交流侧负荷需求，当直流侧或交流侧出现功率不平衡时，通过交直流两侧之间的换流装置进行功率交互平衡缺额功率，当分布式电源供电不足时，通过交流侧向大电网购电满足负荷。

步骤2，以交直流混合微电网运营成本最大化为目标，执行制定考虑柔性负荷的交直流混合微电网能量管理策略；

定义风力发电与交流侧负荷需求的差额为交流侧负荷不平衡功率，光伏发电与直流侧负荷需求的差额为直流侧负荷不平衡功率，

式中P₁(t)，P₂(t)分别为直流侧交流侧不平衡功率，P_output1(t)，P_output2(t)分别为光伏、风机输出功率，P_load1(t)，P_load2(t)分别为直流侧、交流侧初始负荷功率，P_shift1，P_shift2分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度容量，P_change分别为交直流两侧相互转移功率，P_net(t)为微电网购售功率，P_bat(t)为蓄电池充放电功率，k为换流损耗系数。

当微电网直流侧光伏出力与直流负荷之间出力不平衡时，优先通过系统蓄电池充放电来平衡，当蓄电池充放电功率或剩余电量超出约束范围时，通过柔性负荷按照合同约定增加或减少用电或通过与交流侧转移功率来平衡，此时通过换流装置转移后的交流侧风机与交流负荷之间的出力不平衡，只能通过柔性负荷按照合同约定增加或减少用电或向大电网售购电能方式来平衡功率。本文以微电网运营成本最大化为目标，分配方式如下:

maxC_op(t)＝C_user(t)+C_shift(t)+C_net(t) (3)

C_shift＝C_shift1+C_shift2 (4)

式中，C_op(t)为微电网综合运营成本，C_user(t)为微电网与用户之间的售电收益，C_shift(t)为负荷调度成本，C_shift1，C_shift2为直流侧、交流侧负荷调度成本，C_net(t)为微电网与大电网售、购电成本。

进一步地，交直流两侧柔性负荷调度模型；

设每一时段交直流侧柔性负荷可调度容量分别为：

式中：△P₁(t)、△P₂(t)——直流侧、交流侧柔性负荷可调度容量。

柔性负荷分别以可激励负荷、可中断负荷两种形式存在于微电网中，本文交直流两侧柔性负荷实际调度量主要与微电网与用户签订的协议内容、用户自主参与负荷调度的意愿以及柔性负荷调度潜力有关，所以交直流两侧柔性负荷实际参与调度容量如下：

式中：P_shift1(t)、P_shift2(t)分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度总容量，ρ_DCup(t)、ρ_DCdown(t)分别为直流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组，ρ_ACup(t)、ρ_ACdown(t)分别为交流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组，k_up(t)、k_down(t)分别为柔性负荷的可激励系数、可中断系数，P_DCneed(t)，P_ACneed(t)分别为直流侧、交流侧的负荷需求。

其中，用户自主参与负荷调度的意愿和柔性负荷的调度潜力对可激励系数和可中断系数的取值有一定影响，可定义为：

其中

分别为柔性负荷可激励潜力、可中断潜力，

分别为用户增加、中断负荷的意愿因子。

直流侧决策系数与直流侧柔性负荷参与调度的形式有关，可表示为：

交流侧决策系数与交流侧柔性负荷参与调度的形式有关，可表示为：

进一步地，考虑了微电网综合运行收益和用户满意度两方面因素对交直流混合微电网容量优化配置的影响，引入负荷缺电率和换流损耗为评价指标，建立了以微电网综合运行收益和用户满意度综合最优的优化配置模型，综合目标函数可表示为：

maxF＝(f₁,f₂) (11)

交直流混合微电网系统容量优化目标以交直流混合微电网运营净收益最大为目标函数，其中包括系统等年值投资运行成本、微电网综合运营成本的总和。所以目标函数可以表示为：

maxf₁＝C_op-C_ACS＝C_user(t)+C_shift(t)+C_net(t)-C_ACS (12)

进一步地，系统等年值投资成本主要包括设备初始投资成本、运维成本以及置换成本，其中设备初始投资成本包括风电机组、光伏组件、储能装置、换流装置的初始投资成本；运维成本包括风电机组、光伏组件、储能装置、换流装置的运行和维护成本；置换成本包括储能装置和换流装置的置换费用，本文设定风电机组和光伏组件使用寿命与系统周期相同都为20年，所以不用考虑其置换成本，等年值投资成本其表达式为：

C_ini、C_om、C_rep分别为年设备投资成本、年设备运维成本、年设备置换成本。

分别为光伏、风机、蓄电池、换流装置单个成本，N_pv、N_wt、N_bat分别为光伏、风机、蓄电池的安装数量，

分别为单位光伏、风机、蓄电池、储能装置运维成本，C_RL分别为年限内设备置换成本总和，即系统周期内蓄电池、换流装置的置换成本总和，CRF(r,l)分别为为贴现系数，此定义为：

其中：r表示贴现率，l表示系统年限期望值

进一步地，柔性负荷参与调度表现为需求响应，在保持供需双方利益动态均衡的情况下，引导电力用户的行为。对供应侧微电网而言，系统将部分售电收益作为柔性负荷调度成本补贴用户。为保障系统的收益，本发明规定柔性负荷调度成本不越线时，采用基于边际成本定价策略的非线性模型来描述柔性负荷调度成本，反之则按照最大允许成本补偿用户。

综合柔性负荷调度成本定义为：

直流侧：

交流侧：

式中：C_up1、C_down1分别为直流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_up2、C_down2分别为交流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_iup1(t)、C_idown1(t)分别为直流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_iup2(t)、C_idown2(t)分别为交流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本；α₁、α₂分别为可激励负荷的激励系数，δ_max分别为最大柔性负荷调度成本系数，P_sur1、P_sur2分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度后的负荷需求，β₁、β₂分别为可中断负荷的补偿系数。

进一步地，微电网与大电网之间的售购电成本与大电网的电价和交流侧与大电网之间的交换功率有关，本文定义交流侧与大电网之间的交换功率为系统系统可再生能源功率的缺额或剩余，因此微电网与大电网之间的购售电成本可定义为：

式中：P_net,buy(t)，P_net,sell(t)分别为微电网向大电网购售的电量；c_net,buy(t)，c_net,sell(t)分别为微电网向大电网购售电电价。

进一步地当用户自主参与柔性负荷调度策略后，微电网与用户之间的售电金额与不同时段电价以及用户用电量多少有关，因此与用户之间的售电金额可定义为：

其中：P_user(t)——t时刻用户电量需求，c_user(t)——t时刻微电网售电电价。

进一步地，引入柔性负荷调度策略后，负荷的变化会影响到用电为了减少引入柔性负荷调度后对用户用电体验的影响，通过引入购电满意度指标C_ebs和用电满意度指标C_eus，其中购电满意度要求用户电费支出要比负荷调度之前要少，即电费和原来相比越少，用户购电满意度越高；用电满意度要求符合需求被及时满足，参与调度量越少满意度越高，其表达式为

式中:q_t为t时刻未进行负荷调度时的电费支出总量，△q_t为t时刻电费支出改变量，与负荷调度之前相比增加为正，减少为负；b_t为t时刻未进行符合调度时的微电网负荷总量，△b_1t、△b_2t为t时刻直流侧、交流侧负荷改变量。本文将购电满意度和用电满意度的权重分别设为0.5，综合评价用户参与柔性负荷调度后的满意度。

进一步地，因为经济目标与满意度目标代表的物理意义不同，两者存在量纲上的差异，因此，为了解决该问题，本文发明基于标幺值的概念，以各子目标独立最优解作为基准值对综合目标进行无量纲化处理，使两个目标转从不同数量级的有纲量转化为无量纲，再通过权重系数ω₁和ω₂将两者整合到一起，通过改变权重系数研究在不同权重下经济目标和稳定目标对整个CCHP系统容量配置的影响。

式中：F为综合指标；f₁ ^*和f₂ ^*分别为经济目标和稳定目标的独立最优解。

进一步地，供电可靠性约束：为保证微电网系统稳定运行和用户的用电体验，负荷缺电率要在系统约束范围之内：

f_LPSP≤σ_LPSP (21)

式中，σ_LPSP——负荷缺电率的约束参考值

进一步地，系统光伏、风机、蓄电池等占地面积需要限制在一定范围之内：

式中：N_min,pv、N_min,wt、N_min,bat分别为光伏、风机、蓄电池最小安装数量组；N_max,pv、N_max,wt、N_max,bat分别为光伏、风机、蓄电池最大安装数量组。

进一步地，蓄电池充放电约束如下：

式中：SOC(t)为t时刻蓄电池的剩余电量；SOC_max、SOC_min分别为蓄电池SOC的上限、下限。P_bat,in(t)、P_bat,out(t)分别为t时刻蓄电池充电、放电功率；

分别为蓄电池充电功率的上限、下限；

分别为蓄电池放电功率的上限、下限。

进一步地：交直流混合微电网在运行时，交直流两侧都需要满足有功功率的平衡，功率平衡约束即：

进一步到地，柔性负荷调度约束主要以柔性负荷调度潜力为参考目标，柔性负荷调度潜力是用来描述其参与调度功率多少的能力。其：

式中：

分别为柔性负荷最大可激励潜力、最大可中断潜力。

进一步：微电网中，当交直流两侧进行能量交换时，会产生大量的能量损耗，在直流、交流两条母线之间安装换流器，能够减少换流装置的安装容量，减少换流损失，其计算公式为：

P_loss＝(1-k)P_change (26)

其中：P_loss为换流损耗；

进一步地，通过引入负荷缺电率(LPSP)来表示微电网系统的供电可靠性，即系统的输出功率小于用户负荷功率的时段占总时段的比值。

为充分说明所提能需求侧量管理策略的可行性，并找出考虑柔性负荷交直流混合微电网的最优配置容量，综合考虑微电网运行的最大收益和用户满意度，本发明选取北方地区的某工程为例，将该地区全年每月典型风速、光照强度和负荷数据作为输入，其中全年平均风速大约为5.60m/s，日照强度约为3.05kW·h/m²，最大负荷约为130kW。其他参数如：直流负荷占负荷的40％，交流负荷占负荷的60％。蓄电池范围设定[0.5,0.9]，蓄电池初始SOC取为0.8，利用粒子群算法进行优化研究，图2是本发明方法的PSO求解流程图，PS0即为粒子群优化算法。

设置了4种场景对优化结果进行对比分析。

场景1：并网型交流微电网系统优化配置模型

场景2：并网型交直流混合微电网系统优化配置模型

场景3：考虑柔性负荷参与需求侧能量管理策略的并网型交流微电网系统优化配置模型。

场景4：考虑柔性负荷参与需求侧能量管理策略的并网型交直流混合微电网系统优化配置模型。

通过算例仿真可知，在引入柔性负荷参与需求侧能量管理策略的并网型交直流混合微电网系统优化配置结果最优，且用户满意度最高。

表1为四种场景下，微电网系统的配置容量。可以看出交直流混合微电网比单纯的交流微电网运行收益有所提高，考虑柔性负荷能量管理策略时系统的运行净收益最大，并且在考虑柔性负荷能量管理策略的交直流混合微电网系统中，当运行净收益为902.38万元，满意度为1.0158时结果最优。

表1运行投资和收益构成

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：建立交直流混合微电网系统模型；

步骤2：以交直流混合微电网运营成本最大化为目标，执行考虑柔性负荷的交直流混合微电网的能量管理策略，以运营收益最大化为目标去分配交直流两侧柔性负荷和大电网的调度资源，并通过交直流两侧柔性负荷调度方法调度交直流两侧柔性负荷；

步骤3：建立以交直流混合微电网运营净收益和用户满意度最优为综合目标,以综合约束条件、换流损耗负荷缺电率和供电可靠性为评价指标,确定交直流混合微电网的容量优化配置方案；

所述交直流混合微电网以运营收益最大化为目标的分配方式如公式(1)所示：

max C_op(t)＝C_user(t)+C_shift(t)+C_net(t) (1)

式中，其中C_shift＝C_shift1+C_shift2，C_op(t)为微电网综合运营成本，C_user(t)为微电网与用户之间的售电收益，C_shift(t)为负荷调度成本，C_shift1，C_shift2分别为直流侧、交流侧负荷调度成本，C_net为微电网与大电网售、购电成本；

所述能量管理策略的模型如下：

定义风力发电与交流侧负荷需求的差额为交流侧负荷不平衡功率，光伏发电与直流侧负荷需求的差额为直流侧负荷不平衡功率,所述交流侧负荷不平衡功率和所述直流侧负荷不平衡功率公式分别公式(2)和(3)所示:

直流侧

交流侧

式中P₁(t)，P₂(t)分别为直流侧交流侧不平衡功率，P_output1(t)，P_output2(t)分别为光伏、风机输出功率，P_load1(t)，P_load2(t)分别为直流侧、交流侧初始负荷功率，P_shift1，P_shift2分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度容量，P_change为交直流两侧相互转移功率，P_net(t)为微电网购售功率，P_bat(t)为蓄电池充放电功率，k为换流损耗系数；

步骤2中所述交直流两侧柔性负荷调度方法如下：

定义每一时段交直流侧柔性负荷可调度容量分别为：

式中：ΔP₁(t)、ΔP₂(t)分别为直流侧柔性负荷可调度容量、交流侧柔性负荷可调度容量；

根据微电网中柔性负荷包括可激励负荷、可中断负荷两种形式，以及交直流两侧柔性负荷实际调度量与微电网与用户签订的协议内容、用户自主参与负荷调度的意愿以及柔性负荷调度潜力相关，得到交直流两侧柔性负荷实际参与调度容量如下：

式中：P_shift1(t)、P_shift2(t)分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度总容量，ρ_DCup(t)、ρ_DCdown(t)分别为直流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组，ρ_ACup(t)、ρ_ACdown(t)分别为交流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组，k_up(t)、k_down(t)分别为柔性负荷的可激励系数、可中断系数，P_DCneed(t)，P_ACneed(t)分别为直流侧、交流侧的负荷需求；

根据用户自主参与负荷调度的意愿和柔性负荷的调度潜力对可激励系数和可中断系数的取值之间的联系，可定义柔性负荷的可激励系数、可中断系数如下：

其中

——柔性负荷可激励潜力、可中断潜力，

用户增加、中断负荷的意愿因子；

直流侧决策系数与直流侧柔性负荷参与调度关系式如下：

交流侧决策系数与交流侧柔性负荷参与调度关系式如下。

2.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征还在于：所述综合目标公式如下：

F为综合指标；f₁ ^*和f₂ ^*分别为经济目标和用户满意目标的独立最优解，ω₁和ω₂分别为经济目标和用户满意目标的权重。

3.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征还在于：所述经济目标包括等年值投资运行成本、柔性负荷调度成本、交直流混合微电网与大电网之间售购电成本；

所述经济目标函数表达式如下：

max f₁＝C_op-C_ACS＝C_user(t)+C_shift(t)+C_net(t)-C_ACS (10)

所述等年值投资运行成本表达式如下：

C_ini、C_om、C_rep分别为年设备投资成本、年设备运维成本、年设备置换成本，

分别为光伏、风机、蓄电池、换流装置单个成本，N_pv、N_wt、N_bat分别为光伏、风机、蓄电池的安装数量，

分别为单位光伏、风机、蓄电池、储能装置运维成本，C_RL分别为年限内设备置换成本总和；

所述柔性负荷调度成本表达式如下：

直流侧：

其中：

交流侧：

其中：

式中：C_up1、C_down1分别为直流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_up2、C_down2分别为交流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_iup1(t)、C_idown1(t)分别为直流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本，C_iup2(t)、C_idown2(t)分别为交流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本；α₁、α₂分别为可激励负荷的激励系数，δ_max分别为最大柔性负荷调度成本系数，P_sur1、P_sur2分别为流侧、交流侧柔性负荷调度后的负荷需求，β₁、β₂——为可中断负荷的补偿系数。

所述微电网与大电网之间的购售电成本可定义为：

式中：P_net,buy(t)，P_net,sell(t)分别为微电网向大电网购售的电量；c_net,buy(t)，c_net,sell(t)分别为微电网向大电网购售电电价。

所述微电网与用户之间的售电成本表达式如下：

其中：P_user(t)为t时刻用户电量需求，c_user(t)为t时刻微电网售电电价。

4.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征还在于：

所述用户满意目标模型如下：

式中:q_t为t时刻未进行负荷调度时的电费支出总量，Δq_t为t时刻电费支出改变量，与负荷调度之前相比增加为正，减少为负；b_t为t时刻未进行符合调度时的微电网负荷总量，Δb_1t、Δb_2t为t时刻直流侧、交流侧负荷改变量。

5.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征还在于：所述综合约束条件包括供电可靠性约束、系统装机容量约束、蓄电池充放电约束、功率平衡约束和柔性负荷调度约束；

所述供电可靠性约束表达式如下：

f_LPSP≤σ_LPSP (17)

式中，σ_LPSP为负荷缺电率的约束参考值；

所述系统装机容量约束表达式如下：

式中：N_min,pv、N_min,wt、N_min,bat分别为光伏、风机、蓄电池最小安装数量组；N_max,pv、N_max,wt、N_max,bat分别为光伏、风机、蓄电池最大安装数量组；

所述蓄电池充放电约束表达式如下：

式中：SOC(t)为t时刻蓄电池的剩余电量；SOC_max、SOC_min分别为蓄电池SOC的上限、下限，P_bat,in(t)、P_bat,out(t)分别为t时刻蓄电池充电、放电功率；

分别为蓄电池充电功率的上限、下限；

分别为蓄电池放电功率的上限、下限；

所述功率平衡约束表达式如下：

所述柔性负荷调度约束表达式如下：

式中：

分别为柔性负荷最大可激励潜力、最大可中断潜力。

6.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征还在于：所述换流损耗负荷缺电率计算公式为：

P_loss＝(1-k)P_change (22)

所述供电可靠性判断表达式如下：

其中：P_loss表示换流损耗负荷缺电率。

7.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法，其特征还在于：该方法采用粒子群优化算法进行验证。

Images