CN114039348B - 考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，包括获取目标电网的实时运行参数；目标电网对下属微电网下达负荷调节指令；微电网对下属各主体下达负荷调节子指令；微电网内具有多余电能的主体确定多余电能的合约电价；微电网内的其他主体在满足微电网的负荷调节子指令的前提下决定自身的用电策略；根据步用电策略完成微电网的能量调度。本发明方法最终实现了可再生能源在微电网内部的消纳，而且提高了微电网内部各个主体的效率，降低了成本，而且提高了微电网在目标电网中负荷调节能力，降低了电网的调控难度，同时也促进了微电网内部能量流动，提高了微电网内部的新能源消纳量，可靠性更高，实用性更好。

Description

考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
微电网系统是包含了多种可再生能源、储能系统及电动汽车充电系统的电网子系统。微电网系统旨在实现分布式电源的灵活和高效应用，从而解决数量庞大、形式多样的分布式电源的并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。因此，微电网系统是实现主动式配电网的一种有效方式。而针对微电网的多目标联合控制和优化，就显得尤为重要和关键。
目前，针对微电网的研究，国外学者主要集中于微电网内分布式能源的交易、设施的运行效率及可控性、微电网间经济调度等方面，而缺少针对微电网内能源的流向与新能源的消纳，同时也没有从电网层面审视多主体互动模式下微电网的运行控制和能量调度。这使得目前针对微电网的运行和能量调度的研究并不完善，从而严重制约了微电网的能量调度和运行控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够促进微电网内部能量流动，提高微电网内部的新能源消纳量，而且可靠性高、实用性好的考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法。
本发明提供的这种考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，包括如下步骤：
S1.获取目标电网的实时运行参数；
S2.目标电网根据当前阶段的运行状态，对下属的微电网下达负荷调节指令；
S3.微电网根据接收到的负荷调节指令，对下属的各主体下达负荷调节子指令；
S4.微电网内具有多余电能的主体，依据自身的状态，确定多余电能的合约电价；
S5.微电网内的其他主体，根据自身的状态和合约电价，在满足微电网的负荷调节子指令的前提下，决定自身的用电策略；
S6.根据步骤S5得到的用电策略，完成微电网的能量调度。
步骤S4所述的确定多余电能的合约电价，具体为采用如下算式计算合约电价：
Figure BDA0003356499930000021
式中λcon为微电网内具有多余电能的主体的合约电价；a和b均为修正系数；SOCmax为微电网内供能方所配置的储能装置的最大容量；SOCt为微电网内供能方所配置的储能装置的当前电量；λ为基准电价。
步骤S5所述的微电网内的其他主体，根据自身的状态和合约电价，在满足微电网的负荷调节子指令的前提下，决定自身的用电策略，具体包括如下步骤：
A.采用如下算式作为总目标函数：
Figure BDA0003356499930000031
式中Ps,t为微电网自身在t时段的功率；Porder,t为目标电网在t时段下达给微电网的功率限额；OFs为为微电网内主体的用能成本，主体包括供能方或用能方；λt r为目标电网在t时段的电价；ξs,t为微电网内各主体转移负荷的惩罚系数；Pc,t为负荷削减量；
B.采用如下算式作为微电网内部各个主体的目标函数：
Figure BDA0003356499930000032
式中OFB为微电网内具有多余电能的主体的运营成本；PB,r为微电网内具有多余电能的主体对目标电网的购电量；λs为目标电网的分时电价；Preturn为微电网内具有多余电能的主体送回目标电网的电量；λcon为微电网内具有多余电能的主体的合约电价；Pcon为微电网内具有多余电能的主体出售给微电网内用能主体的电量；OFC为微电网内用能主体的运营成本；PC,r为微电网内用能主体对目标电网的购电量；
C.采用如下算式作为微电网内光伏的产电模型：
Figure BDA0003356499930000033
式中PVT(t)为光伏在光强为G(t)时的输出功率；PSTC光伏在标准测试条件下的最大输出功率；G(t)为光强；GSTC为标准测试条件下的光强；k为功率温度系数；T(t)为t时刻的表面温度；TSTC为标准测试条件下的表面温度；T1为环境温度；
D.采用如下算式作为微电网内储能装置充/放电时的储能模型：
Figure BDA0003356499930000041
Figure BDA0003356499930000042
式中SOC(t)为t时刻的储能装置的荷电状态；Hdch为储能装置的每小时放电功率；Δt为单位时间；ηdch为储能装置的放电效率；Hch为储能装置的每小时充电功率；ηch为储能装置的充电效率；
Figure BDA0003356499930000043
为储能装置的放电效率最小值；/>
Figure BDA0003356499930000044
为储能装置的放电效率最大值；/>
Figure BDA0003356499930000045
为储能装置的充电效率最小值；/>
Figure BDA0003356499930000046
为储能装置的充电效率最大值；SOCmin为储能装置的荷电状态最小值；SOCmax为储能装置的荷电状态最大值；
E.采用如下算式作为功率平衡约束：
Pr+Hdch+PPV＝PB+Hch+Preturn+Pcon
式中Pr为微电网内具有多余电能的主体对目标电网的购电量与微电网内用能主体对目标电网的购电量的和；PPV为微电网内光伏的产电量；PB为自身能耗；
F.根据步骤C和D建立的模型，在步骤E建立的约束下，对步骤A和B构建的目标函数进行求解，从而得到微电网内的主体的用电策略。
步骤S6所述的根据步骤S5得到的用电策略，完成微电网的能量调度，具体包括如下步骤：
按照步骤S5得到的微电网内的主体的用电策略，在优先微电网内完成电能的调度；同时，若微电网内完成电能的调度后依旧存在电能剩余，则将剩余的电能存储在储能装置中，并且将储能装置无法存储的电能返售回电网。
本发明提供的这种考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，根据微电网内各个主体的实际状况，在完成电网负荷调节指令的前提下，最优化自身的用电策略，优先在微电网内部进行电能的调度；因此本发明方法最终实现了可再生能源在微电网内部的消纳，而且提高了微电网内部各个主体的效率，降低了成本，而且提高了微电网在目标电网中负荷调节能力，降低了电网的调控难度，同时也促进了微电网内部能量流动，提高了微电网内部的新能源消纳量，可靠性更高，实用性更好。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，包括如下步骤：
S1.获取目标电网的实时运行参数；
S2.目标电网根据当前阶段的运行状态，对下属的微电网下达负荷调节指令；在实际运行中，负荷调节指令在绝大部分时间都是要求微电网限制用电，即要求微电网降低自身负荷，限制自身用电；因此本发明方法也只考虑这种情况；
S3.微电网根据接收到的负荷调节指令，对下属的各主体下达负荷调节子指令；
S4.微电网内具有多余电能的主体，依据自身的状态，确定多余电能的合约电价；具体为采用如下算式计算合约电价：
Figure BDA0003356499930000061
式中λcon为微电网内具有多余电能的主体的合约电价；a和b均为修正系数；SOCmax为微电网内供能方所配置的储能装置的最大容量；SOCt为微电网内供能方所配置的储能装置的当前电量；λ为基准电价；
S5.微电网内的其他主体，根据自身的状态和合约电价，在满足微电网的负荷调节子指令的前提下，决定自身的用电策略；具体包括如下步骤：
A.采用如下算式作为总目标函数：
Figure BDA0003356499930000062
式中Ps,t为微电网自身在t时段的功率；Porder,t为目标电网在t时段下达给微电网的功率限额；OFs为为微电网内主体的用能成本，主体包括供能方或用能方；
Figure BDA0003356499930000063
为目标电网在t时段的电价；ξs,t为微电网内各主体转移负荷的惩罚系数；Pc,t为负荷削减量；
B.采用如下算式作为微电网内部各个主体的目标函数：
Figure BDA0003356499930000064
式中OFB为微电网内具有多余电能的主体的运营成本；PB,r为微电网内具有多余电能的主体对目标电网的购电量；λs为目标电网的分时电价；Preturn为微电网内具有多余电能的主体送回目标电网的电量；λcon为微电网内具有多余电能的主体的合约电价；Pcon为微电网内具有多余电能的主体出售给微电网内用能主体的电量；OFC为微电网内用能主体的运营成本；PC,r为微电网内用能主体对目标电网的购电量；
C.采用如下算式作为微电网内光伏的产电模型：
Figure BDA0003356499930000071
式中PVT(t)为光伏在光强为G(t)时的输出功率；PSTC光伏在标准测试条件下的最大输出功率；G(t)为光强；GSTC为标准测试条件下的光强；k为功率温度系数；T(t)为t时刻的表面温度；TSTC为标准测试条件下的表面温度；T1为环境温度；
D.采用如下算式作为微电网内储能装置充/放电时的储能模型：
Figure BDA0003356499930000072
Figure BDA0003356499930000073
式中SOC(t)为t时刻的储能装置的荷电状态；Hdch为储能装置的每小时放电功率；Δt为单位时间，在本方法中为一小时；ηdch为储能装置的放电效率；Hch为储能装置的每小时充电功率；ηch为储能装置的充电效率；
Figure BDA0003356499930000074
为储能装置的放电效率最小值；/>
Figure BDA0003356499930000075
为储能装置的放电效率最大值；/>
Figure BDA0003356499930000076
为储能装置的充电效率最小值；/>
Figure BDA0003356499930000081
为储能装置的充电效率最大值；SOCmin为储能装置的荷电状态最小值；SOCmax为储能装置的荷电状态最大值；
上式中，SOC(t)的两个计算公式分别代表储能进行充/放电时储能容量的变化情况；由于在实际情况中储能几乎不可能同时进行充放电，因此采用两个算式进行描述；其中下标为dch的SOC(t)计算式表示的是放电时的储能模型；下标为ch的SOC(t)计算式表示的是充电时的储能模型；
E.采用如下算式作为功率平衡约束：
Pr+Hdch+PPV＝PB+Hch+Preturn+Pcon
式中Pr为微电网内具有多余电能的主体对目标电网的购电量与微电网内用能主体对目标电网的购电量的和；PPV为微电网内光伏的产电量；PB为自身能耗；
F.根据步骤C和D建立的模型，在步骤E建立的约束下，对步骤A和B构建的目标函数进行求解，从而得到微电网内的主体的用电策略；具体实施时，电网内各个主体的用电策略包括降低自身能耗，或者购电；而购电则包括向微电网内部的其他主体购电，以及通过微电网向目标电网购电；其中，向微电网内部的其他主体购电是优先选择；
S6.根据步骤S5得到的用电策略，完成微电网的能量调度；具体包括如下步骤：
按照步骤S5得到的微电网内的主体的用电策略，在优先微电网内完成电能的调度；同时，若微电网内完成电能的调度后依旧存在电能剩余，则将剩余的电能存储在储能装置中，并且将储能装置无法存储的电能返售回电网。

Claims (3)

1.一种考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，包括如下步骤：
S1.获取目标电网的实时运行参数；
S2.目标电网根据当前阶段的运行状态，对下属的微电网下达负荷调节指令；
S3.微电网根据接收到的负荷调节指令，对下属的各主体下达负荷调节子指令；
S4.微电网内具有多余电能的主体，依据自身的状态，确定多余电能的合约电价；
S5.微电网内的其他主体，根据自身的状态和合约电价，在满足微电网的负荷调节子指令的前提下，决定自身的用电策略；具体包括如下步骤：
A.采用如下算式作为总目标函数：
式中Ps,t为微电网自身在t时段的功率；Porder,t为目标电网在t时段下达给微电网的功率限额；OFs为微电网内主体的用能成本，主体包括供能方或用能方；λt r为目标电网在t时段的电价；ξs,t为微电网内各主体转移负荷的惩罚系数；Pc,t为负荷削减量；
B.采用如下算式作为微电网内部各个主体的目标函数：
Figure QLYQS_2
式中OFB为微电网内具有多余电能的主体的运营成本；PB,r为微电网内具有多余电能的主体对目标电网的购电量；λs为目标电网的分时电价；Preturn为微电网内具有多余电能的主体送回目标电网的电量；λcon为微电网内具有多余电能的主体的合约电价；Pcon为微电网内具有多余电能的主体出售给微电网内用能主体的电量；OFC为微电网内用能主体的运营成本；PC,r为微电网内用能主体对目标电网的购电量；
C.采用如下算式作为微电网内光伏的产电模型：
Figure QLYQS_3
式中PVT(t)为光伏在光强为G(t)时的输出功率；PSTC光伏在标准测试条件下的最大输出功率；G(t)为光强；GSTC为标准测试条件下的光强；k为功率温度系数；T(t)为t时刻的表面温度；TSTC为标准测试条件下的表面温度；T1为环境温度；
D.采用如下算式作为微电网内储能装置充/放电时的储能模型：
Figure QLYQS_4
Figure QLYQS_5
式中SOC(t)为t时刻的储能装置的荷电状态；Hdch为储能装置的每小时放电功率；Δt为单位时间；ηdch为储能装置的放电效率；Hch为储能装置的每小时充电功率；ηch为储能装置的充电效率；
Figure QLYQS_6
为储能装置的放电效率最小值；/>
Figure QLYQS_7
为储能装置的放电效率最大值；
Figure QLYQS_8
为储能装置的充电效率最小值；/>
Figure QLYQS_9
为储能装置的充电效率最大值；SOCmin为储能装置的荷电状态最小值；SOCmax为储能装置的荷电状态最大值；SOC(t)的两个计算公式分别代表储能装置进行充/放电时储能容量的变化情况，其中下标为dch的SOC(t)计算式表示的是放电时的储能模型；下标为ch的SOC(t)计算式表示的是充电时的储能模型；
E.采用如下算式作为功率平衡约束：
Pr+Hdch+PPV＝PB+Hch+Preturn+Pcon
式中Pr为微电网内具有多余电能的主体对目标电网的购电量与微电网内用能主体对目标电网的购电量的和；PPV为微电网内光伏的产电量；PB为自身能耗；
F.根据步骤C和D建立的模型，在步骤E建立的约束下，对步骤A和B构建的目标函数进行求解，从而得到微电网内的主体的用电策略；
S6.根据步骤S5得到的用电策略，完成微电网的能量调度。
2.根据权利要求1所述的考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，其特征在于步骤S4所述的确定多余电能的合约电价，具体为采用如下算式计算合约电价：
Figure QLYQS_10
式中λcon为微电网内具有多余电能的主体的合约电价；a和b均为修正系数；SOCmax为微电网内供能方所配置的储能装置的最大容量；SOCt为微电网内供能方所配置的储能装置的当前电量；λ为基准电价。
3.根据权利要求2所述的考虑光储充多主体互动的微电网能量调度方法，其特征在于步骤S6所述的根据步骤S5得到的用电策略，完成微电网的能量调度，具体包括如下步骤：
按照步骤S5得到的微电网内的主体的用电策略，在优先微电网内完成电能的调度；同时，若微电网内完成电能的调度后依旧存在电能剩余，则将剩余的电能存储在储能装置中，并且将储能装置无法存储的电能返售回电网。
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