CN114123326B - 一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统及控制方法，该系统包括第一级控制中心，用于根据各设备的出力水平，计算在满足自身供能需求的前提下向所述第二级能源系统供出功率或从第三级能源系统吸收功率的范围，并将其上传至第二级控制中心；第二级控制中心，用于根据所述功率电压状况和出力水平，计算在可承受电压范围内向所述第三级能源系统供出功率或吸收功率的范围，并将其上传至第三级控制中心；第三级控制中心，根据第一级控制中心和第二级控制中心上传的信息，采用多级分层优化调度进行优化计算，并将目标下发至第一级控制中心和第二级控制中心。本发明的技术方案，实现了源网荷储综合电力系统的有效分级控制。
Description
技术领域
本发明涉及源网荷储系统控制技术领域，尤其涉及一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统及控制方法。
背景技术
未来能源格局将向清洁主导、电为中心转变；能源供给侧由化石能源占主导转向由风、光、水等非化石能源为主导，清洁低碳已成为未来电网发展的重要方向。而现有技术中，针对涵盖范围较广的源网荷储综合电力系统，缺乏有效的分级管理和控制机制。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统及控制方法，以实现源网荷储综合电力系统的有效分级控制。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统，包括设置于终端的第一级控制中心、设置于第二级能源系统的第二级控制中心和设置于第三级能源系统的第三级控制中心；其中，
所述第一级控制中心用于监控终端各设备的运行状态，根据各设备的出力水平，计算在满足自身供能需求的前提下向所述第二级能源系统供出功率或从第三级能源系统吸收功率的范围，并将其上传至第二级控制中心；
所述第二级控制中心用于监控第二级能源系统所处区域内各线路和节点的功率电压状况和运行状态；根据所述功率电压状况和出力水平，计算在可承受电压范围内向所述第三级能源系统供出功率或吸收功率的范围，并将其上传至第三级控制中心；
所述第三级控制中心根据所述第一级控制中心和第二级控制中心上传的信息，采用多级分层优化调度进行优化计算，并将目标下发至第一级控制中心和第二级控制中心。
进一步的，所述终端的区域位于配电网馈线上两个分段开关之间、分段开关至线路末端之间或分支定界开关到线路末端之间。
进一步的，所述第一级控制中心还用于根据第二级控制中心下发的控制要求进行优化计算，得到满足终端用能需求约束的经济最优解，并下发至各设备。
进一步的，所述第二级控制中心还用于根据第三级控制中心下发的控制要求进行优化计算，得到满足第二级能源系统出口电压和功率约束的控制最优解，并下发至第一控制中心。
进一步的，所述多级分层优化调度包括日前调度和日内滚动修正；
所述日前调度包括基于日前小时级各级能源系统的电、热、冷负荷功率、室外温度、光照强度以及新能源发电预测值，以运行成本最低为目标，并结合各级能源设备约束、终端供能需求以及峰谷电价，得到日前n1个调度时间段内的优化调度方案；
所述日内滚动修正包括基于第三级能源系统当前运行状态以及短时间尺度的预测数据，对日前调度的优化调度方案进行修正。
进一步的，所述功率约束包括分布式电源功率约束，根据以下公式约束：
其中，Eunc为功率不可控型分布式电源的集合，Pi为第i个功率不可控型分布式电源的实际功率，为第i个功率不可控型分布式电源由额定功率和气象条件所确定的最大功率运行点；Econ为功率可控型分布式电源的集合，Pj为第j个功率可控型分布式电源的实际功率，/>和/>分别为第j个功率可控型分布式电源的最小正常运行功率和额定功率。
进一步的，所述功率约束包括储能设备功率约束，其充放电功率受储能设备额定功率约束，并与当前储能设备SOC相关。
根据本发明的第二个方面，提供了一种如本发明第一个方面所述的分层自律协同的源网荷储优化运行系统中第一级控制中心的控制方法，包括步骤：
获取该第一级控制中心所属区域的出口电压和可控电压上下限、以及下一个计算周期内区域各设备的功率上下限；
根据所述出口电压、可控电压上下限和功率上下限，计算该区域可控电压上下限分别对应的供出能力与蓄入能力上限，并将所述供出能力与蓄入能力上限上传至第二级控制中心；
接收所述第二级控制中心下发的全局优化结果；
以所述全局优化结果为约束，对各设备的功率进行调整。
根据本发明的第三个方面，提供了一种如本发明第一个方面所述的分层自律协同的源网荷储优化运行系统中第二级控制中心的控制方法，包括步骤：
获取该第二级控制中心所属区域的出口电压和可控电压上下限、以及下一个计算周期内区域各设备的功率上下限；
根据所述出口电压、可控电压上下限和功率上下限，计算该区域可控电压上下限分别对应的供出能力与蓄入能力上限，并将所述供出能力与蓄入能力上限上传至第三级控制中心；
接收所述第三级控制中心下发的全局优化结果；
以所述全局优化结果为约束，对各设备的功率进行调整。
根据本发明的第四个方面，提供了一种如本发明第一个方面所述的分层自律协同的源网荷储优化运行系统中第三级控制中心的控制方法，包括步骤：
进行短期新能源发电预测、负荷预测和短期交换功率预测；
获取第二级控制中心区域最大供蓄能力；
查找次日外送功率峰值与低谷时段；
根据所述外送功率峰值计算第二级控制中心区域储蓄功率与时长，并根据负荷高逢、新能源低谷计算第二级控制中心区域供应功率与时长；
建立第二级控制中心区域的供蓄控制初期调节目标；
进行超短期新能源发电预测和负荷预测；
计算预设时间内交换功率的波动平均值；
根据所述交换功率的波动平均值修正第二级控制中心区域的供蓄控制初期调节目标；
将所述修正后的调节目标下发至第二级控制中心。
综上所述，本发明提供了一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统及控制方法，该系统包括设置于终端的第一级控制中心、设置于第二级能源系统的第二级控制中心和设置于第三级能源系统的第三级控制中心；其中，所述第一级控制中心用于监控终端各设备的运行状态，根据各设备的出力水平，计算在满足自身供能需求的前提下向所述第二级能源系统供出功率或从第三级能源系统吸收功率的范围，并将其上传至第二级控制中心；所述第二级控制中心用于监控第二级能源系统所处区域内各线路和节点的功率电压状况和运行状态；根据所述功率电压状况和出力水平，计算在可承受电压范围内向所述第三级能源系统供出功率或吸收功率的范围，并将其上传至第三级控制中心；所述第三级控制中心根据所述第一级控制中心和第二级控制中心上传的信息，采用多级分层优化调度进行优化计算，并将目标下发至第一级控制中心和第二级控制中心。本发明的技术方案，实现了源网荷储综合电力系统的有效分级控制。
附图说明
图1是县级、乡镇级与村级的协调关系示意图；
图2是乡镇级电网划分方法示意图；
图3是多级分层优化调度的示意图；
图4是全局优化控制流程示意图；
图5是第一级控制中心的控制方法的流程图；
图6是第二级控制中心的控制方法的流程图；
图7是第三级控制中心的控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统，该系统包括设置于终端的第一级控制中心、设置于第二级能源系统的第二级控制中心和设置于第三级能源系统的第三级控制中心。
本发明实施例为适应“县级、乡镇级、村级”各级能源系统运行控制需求，提出“县级-乡镇级-村级”分层协同运行优化框架，在系统整体调控范围内设县级、乡镇级和村级三级控制中心，进一步规范各级控制中心的控制任务及协调关系。本实施例中，第一级控制中心例如为村级控制中心，第二级控制中心例如为乡镇级控制中心，第三级控制中心例如为县级控制中心。也可以根据实际需要对三级控制中心的区域进行划分，在此不做具体限定。
第一级控制中心用于监控终端各设备的运行状态，根据各设备的出力水平，计算在满足自身供能需求的前提下向所述第二级能源系统供出功率或从第三级能源系统吸收功率的范围，并将其上传至第二级控制中心；该第一级控制中心还用于根据第二级控制中心下发的控制要求进行优化计算，得到满足终端用能需求约束的经济最优解，并下发至各设备。村级处于终端层面，位于乡镇内部，拥有独立且丰富的分布式电源、储能及各类供能单元，来满足自身多能源供能需求。村级控制中心监控各可控单元(包含与乡镇级之间的联络线)的运行状态，全局优化周期开始时，村级控制中心根据其内部各可控单元出力水平，考虑未来一段时间的变化和影响，计算在满足自身供能需求的前提下，村级作为整体向乡镇级电网供出功率或从县级电网吸收功率的范围，作为此优化周期内村级可达到的功率供蓄能力，将其上传至乡镇级控制中心。随后，在收到乡镇级控制中心下发的控制要求后，村级控制中心进行优化计算，得到满足村级用能需求约束的经济最优解，将村级内各可控单元的控制要求下发至各设备。村级控制中心是其自治区域内的“大脑”，同时也是村级与乡镇级之间的“传令官”，负责协调村级内各可控单元的运行动作，并完成能力指标上传与控制指令下达的任务。
第二级控制中心用于监控第二级能源系统所处区域内各线路和节点的功率电压状况和运行状态；根据所述功率电压状况和出力水平，计算在可承受电压范围内向所述第三级能源系统供出功率或吸收功率的范围，并将其上传至第三级控制中心；该第二级控制中心还用于根据第三级控制中心下发的控制要求进行优化计算，得到满足第二级能源系统出口电压和功率约束的控制最优解，并下发至第一控制中心。乡镇级控制中心监控辖区内各线路和节点的功率电压状况以及各可控单元(包含村级联络线)的运行状态。全局优化周期开始时，乡镇级控制中心根据当前区域内电压运行情况及各可控单元出力水平，考虑未来一段时间的变化和影响，计算在可承受电压范围内该区域作为整体向县级电网供出功率或从县级电网吸收功率的范围，作为此优化周期内该区域可达到的功率供蓄能力，将其上传至县级控制中心。随后，在收到县级控制中心下发的控制要求后，乡镇级控制中心进行优化计算，得到满足乡镇级出口电压和功率约束的乡镇级控制最优解，将乡镇级内各可控单元的控制要求下发至各设备或控制主体。乡镇级控制中心是其自治区域内的“大脑”，同时也是乡镇级与县级之间的“传令官”，负责协调乡镇级内各可控单元的运行动作，并完成能力指标上传与控制指令下达的任务。
第三级控制中心，根据所述第一级控制中心和第二级控制中心上传的信息，采用多级分层优化调度进行优化计算，并将目标下发至第一级控制中心和第二级控制中心。县级控制中心处于乡镇级控制中心上级，负责统筹县级电网内部各乡镇级以及独立于乡镇级以外的线路、节点及运行设备，通过量测信息反馈，以全局经济性或可再生能源消纳最优为目标，完成县级的最优化计算，并将目标下发至各下级乡镇级或可控单元。全局优化周期进行，每一个优化周期进行一次全局的优化计算，由于乡镇级所上报的供蓄能力指标考虑了功率调整后的电压波动范围，所以在此约束内进行的全局优化计算所得到的结果是有效可行的。
乡镇级与县级控制之间的关系：该方法依据拓扑特性、主体归属关系，以及系统内源-荷的有功无功特性将县级系统划分为若干乡镇级自治区域，将每个区域各视为一个整体，提出定量描述该乡镇级区域功率调节能力的供蓄能力模型。每一个优化周期内，各乡镇级控制中心将该区域出口可调电压范围及乡镇级整体供蓄能力上报至全局控制中心，县级控制中心依据各乡镇级控制中心上报数据进行县级全局优化，并将优化计算结果下发至各乡镇级控制中心，各乡镇级在满足全局对其电压、功率要求的基础上进行各自独立的控制过程，实现各区域内部的最优化。乡镇级与村级控制之间的关系：该方法依据拓扑特性、主体归属关系，以及系统内源-荷的有功无功特性将乡镇级系统划分为若干村级自治区域，将每个村级各视为一个整体，提出定量描述该村级区域功率调节能力的供蓄能力模型。每一个优化周期内，各乡镇级控制中心将该区域村级整体供蓄能力上报至乡镇级控制中心，乡镇级控制中心依据各村级控制中心上报数据进行乡镇级优化，并将优化计算结果下发至各村级控制中心，各村级在满足自身用能要求的基础上进行各自独立的控制过程，实现各村级内部的最优化。县级、乡镇级与村级的协调关系如图1所示。
随着大量分布式能源接入电网，电网变得复杂而庞大，合理分区应该充分考虑电网内部地缘拓扑关系，利用不同类型可控单元，如分布式储能等的协调能力，进行分区自律协同控制。依据电网网络拓扑结构以及各可控设备的功率调节特性，将电网划分为若干个自治区域，一个乡镇级电网划分方法如图2所示，划分规则如下：拓扑结构上，村级自治区域应位于馈线上两个分段开关之间、分段开关至线路末端之间或分支定界开关到线路末端之间；功率特性上，每一个村级自治区域应包含区域内所有可控有功电源或主动负荷(至少一个，否则不可看作村级自治区域)。大容量无功补偿的的分布式电源并网点，将不再纳入村级区域，而由县级控制中心直接管理控制。在各村级自治区域与乡镇级进行的协同交互过程中，整体考虑其功率调节能力，从而村级自治区域等效成为一个可控电源，参与乡镇级的协调优化控制。
为实现分布式新能源在县级综合能源系统各级的有效消纳，根据分布式新能源出力预测误差随预测时间尺度缩短不断降低的特点，多级分层优化调度包括日前调度和日内滚动修正，该多级分层优化调度的示意图如图3所示。其中，日前调度包括基于日前小时级各级能源系统的电、热、冷负荷功率、室外温度、光照强度以及新能源发电预测值，以运行成本最低为目标，并结合各级能源设备约束、终端供能需求以及峰谷电价，得到日前n1个调度时间段内的优化调度方案，具体包括各级县域综合能源系统可控能源设备的优化调度方案、村级与乡镇级联络线功率交换调度方案、乡镇级与县级联络线功率交换调度方案；日内滚动修正包括基于第三级能源系统当前运行状态以及短时间尺度的预测数据，对日前调度的优化调度方案进行修正。为了体现日前经济优化调度的意义，日内预测调度计划应遵从日前计划。然而，由于日前小时级电、热、冷负荷功率、室外温度、光照强度以及新能源发电预测值存在误差，各级县域综合能源系统实际运行计划与日前调度计划存在偏差。为此，增加日内滚动修正环节，基于县域综合能源系统当前运行状态以及短时间尺度的预测数据，对日前长时间尺度的优化调度结果进行修正。
功率约束包括分布式电源功率约束和储能设备功率约束。
分布式电源功率约束：通过配电网并网的常见分布式电源分两类。光伏发电、风电机组等间歇式能源，其功率由额定功率及光照、气温、风力、风向等气象条件决定，虽然部分间歇式分布式电源可以通过改变运行点达到调节输出功率的目的，但一般认为其运行于额定功率与气象条件所决定的最大功率点；另一类分布式电源，如微型燃气轮机、内燃机等，其输出功率处于额定功率与最小正常运行功率之间，在该范围内可以连续调节控制。对于上述两类分布式电源，其功率约束条件可以描述为以下公式：
其中，Eunc为功率不可控型分布式电源的集合，Pi为第i个功率不可控型分布式电源的实际功率，为第i个功率不可控型分布式电源由额定功率和气象条件所确定的最大功率运行点；Econ为功率可控型分布式电源的集合，Pj为第j个功率可控型分布式电源的实际功率，/>和/>分别为第j个功率可控型分布式电源的最小正常运行功率和额定功率。
分布式储能设备功率约束：分布式储能系统可分别处于充电和放电状态，功率可双向流动。其充放电功率受储能系统额定功率约束，同时也与当前电池电量水平(SOC)有关，其SOC水平由充放电功率及充放电时间决定。储能系统SOC变化量可表示为如下公式：
其中，△Soc表示由T开始到T+△T的时间内，储能系统的SOC变化量；μ表示储能系统充电过程的效率，η表示储能系统放电过程的效率；Pc表示储能系统充电过程的功率，Pd表示储能系统放电过程的功率；ER表示储能系统的额定容量。
考虑到过度充电和过度放电会对分布式储能寿命造成不可逆转的损害，其SOC水平还应满足以下公式约束：
其中，Soc表示储能系统当前的SOC水平，和/>分别为避免过放和过充，储能系统正常运行的SOC水平下限和上限。
如镇级电网全局优化开始时，村级控制中心根据当前其内部分布式储能系统运行状态计算其可输出和吸收功率，不仅需要满足储能系统充放电额定功率的约束，同时应保证控制周期结束时储能系统SOC水平满足上式的要求，因此可以推导得出储能系统的充放电功率下式所示：
式中，和/>分别为分布式储能系统额定的充电与放电功率；/>和/>分别为考虑额定功率约束与SOC水平约束后计算得到的储能系统最大的充电和放电功率。
以下介绍各级能源系统的供蓄能力计算：
(1)基于乡镇级区域关口电压确定可调电压范围
由于执行全局优化后各区域出口电压幅值可能发生变化，因此供蓄能力计算应考虑电压幅值的变化范围，本方法中电压范围取为当前电压±0.03(标幺值)且不超过安全范围，具体如下：
其中，为区域关口电压上限；/>为区域关口电压下限；/>为区域当前关口电压。
(2)计算基于区域关口电压上下限的供蓄能力
确定区域内可控有功(无功)电源对区域出口有功(无功)的灵敏度，根据动态灵敏度算法计算电压上限或下限所对应的最大供出功率或蓄入功率，即区域供蓄能力。
a.计算各可控电源对出口功率灵敏度
节点注入电流与节点电压的关系为：
IN＝YNUN
式中，IN为节点注入电流列向量，YN为节点导纳矩阵，UN为节点电压列向量。支路电流与节点电压之间的关系为：
IL＝YLATUN
式中，IL为支路电流列向量，YL为支路导纳矩阵，A为节点关联矩阵。
进一步可得
令
则
IL＝CIN
对于含n个节点、l条支路的配电网区域，C为l×n阶实矩阵。C矩阵仅与拓扑结构和网络参数有关，对于辐射状配电网，由于某单一节点注入电流的增加(或减少)引起从首节点到该节点的路径上各条支路相应地减少(或增加)相同的电流量，而不在该路径上的其他支路电流不会发生变化，故C矩阵的元素为0或-1。以支路k为例，支路k电流Ik,L是各节点注入电流的线性组合。
式中，为支路k的首端电压矢量，/>为节点i的电压矢量。化简可得：
式中，Pk,L和Qk,L为支路k首端有功功率和无功功率，Ck,i为系数矩阵C第k行第i列元素，Pi,N和Qi,N为节点i的有功注入功率和无功注入功率，Uk,L和L分别为支路k首端电压幅值和相角，Ui,N和/>N分别为节点i的电压幅值和相角。
将上式展开，分别得到实数部分与虚数部分分别为：
按前述原理，当仅调节某节点有功功率时，不改变其无功功率，因此，将前式中实数部分支路有功功率和节点注入有功功率取变量，并将无功功率取为0，得到：
同理，当仅调节某节点无功功率时，不改变其有功功率，因此，将前式中虚数部分支路无功功率和节点注入无功功率取变量，并将无功功率取为0，得到：
由此可以分别定义支路有功改变量与节点注入有功改变量之间的有功灵敏度矩阵B(β)与支路无功改变量与节点注入无功改变量之间的无功灵敏度矩阵D(γ)，其中，支路k有功改变量与节点i的有功注入改变量的功率灵敏度βk,i表示为
支路m无功改变量与节点j的无功注入改变量的功率灵敏度γm,j表示为：
b.动态灵敏度算法求解区域供蓄能力
对每个区域，通过动态灵敏度算法，求解区域出口电压下限所对应的最大输出功率(或/>)和最大吸收功率/>(或/>)，以及区域出口电压上限所对应最大输出功率/>(或/>)和最大吸收功率/>(或/>)。对每一个区域，其出口电压上限和下限分别对应一个功率带范围，该范围表征该区域电压处于上限或下限时的功率供蓄能力，两功率带的交集表征当区域电压处于上下限之间时区域的保守功率供蓄能力。
每次潮流计算后，更新各可控电源对区域关口功率灵敏度并按照灵敏度由高到低排列，按照规定步长增大(或减小)灵敏度最大的可控电源的功率，检验约束条件，满足约束条件则进行下一次迭代计算，不满足约束则通过二分法确定其精确功率，具体步骤如下：
①检验可调电源数量是否为0，若不为0，执行②；若为0，结束。
②计算各可控电源的灵敏度，并将灵敏度由高到低排列。
③将灵敏度最高的可控电源功率调整一个步长单位。
④检验该电源功率是否超出其可调容量，若否执行⑤；若是，将其功率调节为可调容量上限(或下限)，并将该电源在灵敏度排序表中去除，执行⑤。
⑤潮流计算，验证各网络约束，若满足约束，则执行①；若约束不满足，则执行⑥。
⑥由二分法确定满足网络约束的电源功率调整量精确值，并将此时关口功率值输出。
根据本发明的第二个实施例，提供了一种如本发明第一个方面所述的分层自律协同的源网荷储优化运行系统中第一级控制中心的控制方法。图4中示出了全局优化控制流程示意图。长时间尺度下源网荷储优化运行根据次日新能源发电预测与负荷预测数据，聚合次日县域地区交换功率曲线数据，分析交换功率对外送电峰值时段与低谷时段情况，安排储能在新能源高峰时进行储能充电，在新能源低谷时段而本地负荷为高峰时段时进行放电。同样对于支持有序用电的负荷，根据负荷最大功率与每日的用电量，在新能源发电峰值时安排负荷用电。运行策略除进行长时间尺度的削峰填谷外，在运行期间在保证能量平衡的基础上对新能源发电与负荷较大波动进行平抑，避免功率波动引起的频率波动与电压波动。源网荷储优化运行策略采取预测未来5分钟内新能源发电与负荷数据，通过控制各级能源系统与上级电网的交换实现县域地区的能量平衡，根据前后5分钟共10分钟的功率波动情况制定各级能源系统供蓄功率调节目标值。
本实施例中，第一级控制中心的控制方法的流程图如图5所示，包括如下步骤：
获取该第一级控制中心所属区域的出口电压和可控电压上下限、以及下一个计算周期内区域各设备的功率上下限；
根据所述出口电压、可控电压上下限和功率上下限，计算该区域可控电压上下限分别对应的供出能力与蓄入能力上限，并将所述供出能力与蓄入能力上限上传至第二级控制中心；
接收所述第二级控制中心下发的全局优化结果；
以所述全局优化结果为约束，对各设备的功率进行调整。
根据本发明的第三个实施例，提供了一种如本发明第一个实施例所述的分层自律协同的源网荷储优化运行系统中第二级控制中心的控制方法，该方法的流程如图6所示，各乡镇级区域以下发的优化计算结果为等式约束，取相应的目标为优化目标，进行最优化计算，并对分布式储能及可控电源实施控制，包括如下步骤：
获取该第二级控制中心所属区域的出口电压和可控电压上下限、以及下一个计算周期内区域各设备的功率上下限；
根据所述出口电压、可控电压上下限和功率上下限，计算该区域可控电压上下限分别对应的供出能力与蓄入能力上限，并将所述供出能力与蓄入能力上限上传至第三级控制中心；
接收所述第三级控制中心下发的全局优化结果；
以所述全局优化结果为约束，对各设备的功率进行调整。
确定区域优化控制的目标函数，以乡镇级区域发电成本为例：
确定区域优化控制的等式约束，区域功率和电压应为全局优化后的下发值：
确定区域优化控制的分布式储能及电源的不等式约束
根据本发明的第四个实施例，提供了一种如本发明第一个实施例所述的分层自律协同的源网荷储优化运行系统中第三级控制中心的控制方法，各村级以乡镇级下发的优化计算结果为等式约束，取相应的目标为优化目标，进行最优化计算，并对村级内分布式储能及分布式能源实施控制，该方法的流程图如图7所示，包括如下步骤：
进行短期新能源发电预测、负荷预测和短期交换功率预测；
获取第二级控制中心区域最大供蓄能力；
查找次日外送功率峰值与低谷时段；
根据所述外送功率峰值计算第二级控制中心区域储蓄功率与时长，并根据负荷高逢、新能源低谷计算第二级控制中心区域供应功率与时长；
建立第二级控制中心区域的供蓄控制初期调节目标；
进行超短期新能源发电预测和负荷预测；
计算预设时间内交换功率的波动平均值；
根据所述交换功率的波动平均值修正第二级控制中心区域的供蓄控制初期调节目标；
将所述修正后的调节目标下发至第二级控制中心。
确定村级优化控制的目标函数，以村级供能成本为例：
min fc＝Celec+Cgas
确定村级优化控制的等式约束，村级功率应为乡镇级优化后的下发值。
确定村级优化控制的分布式储能及分布式能源的不等式约束
综上所述，本发明涉及了一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统及控制方法，该系统包括设置于终端的第一级控制中心、设置于第二级能源系统的第二级控制中心和设置于第三级能源系统的第三级控制中心；其中，所述第一级控制中心用于监控终端各设备的运行状态，根据各设备的出力水平，计算在满足自身供能需求的前提下向所述第二级能源系统供出功率或从第三级能源系统吸收功率的范围，并将其上传至第二级控制中心；所述第二级控制中心用于监控第二级能源系统所处区域内各线路和节点的功率电压状况和运行状态；根据所述功率电压状况和出力水平，计算在可承受电压范围内向所述第三级能源系统供出功率或吸收功率的范围，并将其上传至第三级控制中心；所述第三级控制中心根据所述第一级控制中心和第二级控制中心上传的信息，采用多级分层优化调度进行优化计算，并将目标下发至第一级控制中心和第二级控制中心。本发明的技术方案，实现了源网荷储综合电力系统的有效分级控制。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种分层自律协同的源网荷储优化运行系统的控制方法，其特征在于，所述分层自律协同的源网荷储优化运行系统包括设置于终端能源系统的第一级控制中心、设置于第二级能源系统的第二级控制中心和设置于第三级能源系统的第三级控制中心；其中，
所述第一级控制中心用于监控终端能源系统各设备的运行状态，根据各设备的出力水平，计算在满足自身供能需求的前提下向所述第二级能源系统供出功率或从第三级能源系统吸收功率的范围，并将其上传至第二级控制中心；
所述第二级控制中心用于监控第二级能源系统所处区域内各线路和节点的功率电压状况和运行状态；根据所述功率电压状况和出力水平，计算在可承受电压范围内向所述第三级能源系统供出功率或吸收功率的范围，并将其上传至第三级控制中心；
所述第三级控制中心根据所述第一级控制中心和第二级控制中心上传的信息，采用多级分层优化调度进行优化计算，并将目标下发至第一级控制中心和第二级控制中心；
其中，分层自律协同的源网荷储优化运行系统第三级控制中心的控制方法，包括步骤：
进行短期新能源发电预测、负荷预测和短期交换功率预测；
获取第二级控制中心区域最大供蓄能力；
查找次日外送功率峰值与低谷时段；
根据所述外送功率峰值计算第二级控制中心区域储蓄功率与时长，并根据负荷高峰、新能源低谷计算第二级控制中心区域供应功率与时长；
建立第二级控制中心区域的供蓄控制初期调节目标；
进行超短期新能源发电预测和负荷预测；
计算预设时间内交换功率的波动平均值；
根据所述交换功率的波动平均值修正第二级控制中心区域的供蓄控制初期调节目标；
将所述修正后的调节目标下发至第二级控制中心。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端的区域位于配电网馈线上两个分段开关之间、分段开关至线路末端之间或分支定界开关到线路末端之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一级控制中心还用于根据第二级控制中心下发的控制要求进行优化计算，得到满足终端用能需求约束的经济最优解，并下发至各设备。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二级控制中心还用于根据第三级控制中心下发的控制要求进行优化计算，得到满足第二级能源系统出口电压和功率约束的控制最优解，并下发至第一控制中心。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多级分层优化调度包括日前调度和日内滚动修正；
所述日前调度包括基于日前小时级各级能源系统的电、热、冷负荷功率、室外温度、光照强度以及新能源发电预测值，以运行成本最低为目标，并结合各级能源设备约束、终端供能需求以及峰谷电价，得到日前n1个调度时间段内的优化调度方案；
所述日内滚动修正包括基于第三级能源系统当前运行状态以及短时间尺度的预测数据，对日前调度的优化调度方案进行修正。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述功率约束包括分布式电源功率约束，根据以下公式约束：
其中，Eunc为功率不可控型分布式电源的集合，Pi为第i个功率不可控型分布式电源的实际功率，为第i个功率不可控型分布式电源由额定功率和气象条件所确定的最大功率运行点；Econ为功率可控型分布式电源的集合，Pj为第j个功率可控型分布式电源的实际功率，/>和/>分别为第j个功率可控型分布式电源的最小正常运行功率和额定功率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述功率约束包括储能设备功率约束，其充放电功率受储能设备额定功率约束，并与当前储能设备SOC相关。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤：
获取该第一级控制中心所属区域的出口电压和可控电压上下限、以及下一个计算周期内区域各设备的功率上下限；
根据所述出口电压、可控电压上下限和功率上下限，计算该区域可控电压上下限分别对应的供出能力与蓄入能力上限，并将所述供出能力与蓄入能力上限上传至第二级控制中心；
接收所述第二级控制中心下发的全局优化结果；
以所述全局优化结果为约束，对各设备的功率进行调整。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤：
获取该第二级控制中心所属区域的出口电压和可控电压上下限、以及下一个计算周期内区域各设备的功率上下限；
根据所述出口电压、可控电压上下限和功率上下限，计算该区域可控电压上下限分别对应的供出能力与蓄入能力上限，并将所述供出能力与蓄入能力上限上传至第三级控制中心；
接收所述第三级控制中心下发的全局优化结果；
以所述全局优化结果为约束，对各设备的功率进行调整。
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