CN116388278A - 一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN116388278A CN202310456401.7A CN202310456401A CN116388278A CN 116388278 A CN116388278 A CN 116388278A CN 202310456401 A CN202310456401 A CN 202310456401A CN 116388278 A CN116388278 A CN 116388278A
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Abstract

本发明公开了一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质，其方法包括获取微电网群模型及数据；基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线；本发明通过获取微电网群模型及数据，对微电网群内的可再生能源进行聚合分析，并对多类型微电网支撑能力进行评估，在此基础上建立优化调度模型，采用分阶段的方式进行求解，生成微电网并网点功率计划曲线，通过对微电网多时间尺度的优化调度，提升微电网群的分布式能源的消纳率。

Description

一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质，属于微电网技术领域。
背景技术
“双碳”目标的驱动下，降低一次能源消耗，优化能源结构，提高能源综合利用效率，已经成为能源行业的共识。随着先进技术的应用和可调控资源的增多，电力系统逐渐向具有较强的灵活调节能力、高度智能的运行控制能力的方向发展。随着大规模可再生电源的接入，配电网的可再生特性越来越显著，使配电系统从放射状无源网络发展成以多种形态存在的有源网络。不合理的可再生电源的接入，会导致配电网网损增加；同时，可再生能源接入的配电系统，在规划方法、稳定性、选址和定容等方面也面临新的挑战。
微电网群是将一定区域内多个邻近的微电网互联，通过系统内的能量调度和互动响应，对各子微网进行管理；将地理位置相邻的微电网、可再生发电互联，构成微电网群集系统，可以通过群内微电网之间的能量调度与互济，增强供电可靠性，提高可再生电源的消纳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质，解决如何通过微电网群之间的能量调度与互济，增强供电可靠性，提高可再生电源的消纳的技术问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种微电网群协同控制方法，包括：
获取微电网群模型及数据；
基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；
以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；
基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线。
可选的，所述获取微电网群模型及数据包括：
采用IEC-104、Modbus-TCP规约，通过光纤直连或运营商网络的方式，从各微电网获取模型及数据，统一汇集到微电网协调控制器；
采用IEC-104规约，通过光纤直连的方式，将微电网协调控制器获取的模型及数据接入微电网群数据网络；
通过边缘采集网关从安全接入区采集微电网群数据网络中的模型及数据，并统一发送至微电网群能量管理系统。
可选的，所述微电网等值模型包括：
基于微电网群模型及数据，采用Koopman理论对多种资源进行等值聚合，将潮流计算中的非线性映射关系转化为高维空间的线性映射关系，建立微电网等值模型。
可选的，所述建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型包括：
第一阶段：
以最大化目标平衡区内能源消纳率为优化目标：
Figure BDA0004199438290000021
式中，J1为第一阶段的能源消纳率，
Figure BDA0004199438290000022
分别为平衡区内可再生能源数量和传统能源数量；/>
Figure BDA0004199438290000023
分别为第i个可再生能源在第t个时段的出力和预测最大出力；/>
Figure BDA0004199438290000024
分别为第j个传统能源在第t个时段的出力和预测最大出力；T为时段数量；
第二阶段：
若目标平衡区内能源消纳率未达到最优，则以最大化所有平衡区内能源消纳率为优化目标：
Figure BDA0004199438290000031
式中，J2为第二阶段的能源消纳率，Narea为平衡区数量；
若目标平衡区内能源消纳率达到最优，则以最小化所有平衡区向电网的购电成本为优化目标：
Figure BDA0004199438290000032
式中，C为购电成本，
Figure BDA0004199438290000033
为第area个平衡区向电网购电的单位价格，/>
Figure BDA0004199438290000034
为第area个平衡区在第t个时段向电网购电的功率，ΔT为时段的时长。
可选的，所述基于滚动调度模型进行微电网群协同控制包括：
S1、对滚动调度模型进行求解，获取可再生能源的日前发电计划曲线；
S2、根据微电网的支撑能力对日前发电计划曲线进行修正；
S3、对修正后的日前发电计划曲线进行安全裕度校核，若满足安全裕度，则生成微电网并网点的计划曲线，若不满足安全裕度，则松弛滚动调度模型的约束条件，并返回步骤S1。
可选的，所述获取可再生能源的日前发电计划曲线包括：
根据滚动调度模型求解获取的可再生能源的超短期出力预测，结合超短期负荷预测生成微电网群对外联络线的交换功率曲线；
当交换功率曲线上交换功率处于下网状态时，采用逐步逼近方式对微电网群中的微电网的可控负荷进行迭代调整，直至交换功率为零，计算可再生能源的发电计划和可控负荷的限电功率，生成日前发电计划曲线。
可选的，所述安全裕度校核包括：
获取微电网群所在平衡区的电网基础断面模型，包括运行状态、量测数据、设备参数、设备连接关系；
计及电网运行方式变化、检修计划、超短期负荷预测、可再生能源的超短期出力预测，更新电网基础断面模型中对应设备的运行状态和量测数据，生成日前96点的未来运行方式校核模型；
采用MapReduce并行计算框架，实现未来运行方式校核模型的分布式安全校核并行计算；
基于计算结果判断是否会出现潮流越限，若出现潮流越限，则不满足安全裕度，若未出现潮流越限，则满足安全裕度。
第二方面，本发明提供了一种微电网群协同控制装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取微电网群模型及数据；
能力评估模块，用于基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；
模型构建模块，用于以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；
计划生成模块，用于基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种微电网群协同控制方法、装置、设备及介质，其方法通过获取微电网群模型及数据，对微电网群内的可再生能源进行聚合分析，并对多类型微电网支撑能力进行评估，在此基础上建立优化调度模型，采用分阶段的方式进行求解，生成微电网并网点功率计划曲线，通过对微电网多时间尺度的优化调度，提升微电网群的分布式能源的消纳率；其装置、设备及介质采样上述微电网群协同控制方法，能够达到相应的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种微电网群协同控制方法的流程图；
图2是本发明实施例一提供的获取微电网群模型及数据的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本发明提供了一种微电网群协同控制方法，包括以下步骤：
1、获取微电网群模型及数据；
如图2所示，获取微电网群模型及数据包括：
采用IEC-104、Modbus-TCP规约，通过光纤直连或运营商网络的方式，从各微电网获取模型及数据，统一汇集到微电网协调控制器；
采用IEC-104规约，通过光纤直连的方式，将微电网协调控制器获取的模型及数据接入微电网群数据网络；
通过边缘采集网关从安全接入区采集微电网群数据网络中的模型及数据，并统一发送至微电网群能量管理系统。
2、基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；具体包括：
基于微电网群模型及数据，采用Koopman理论对多种资源进行等值聚合，将潮流计算中的非线性映射关系转化为高维空间的线性映射关系，建立微电网等值模型。
3、以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；具体包括：
第一阶段：
以最大化目标平衡区内能源消纳率为优化目标：
Figure BDA0004199438290000051
式中，J1为第一阶段的能源消纳率，
Figure BDA0004199438290000061
分别为平衡区内可再生能源数量和传统能源数量；/>
Figure BDA0004199438290000062
分别为第i个可再生能源在第t个时段的出力和预测最大出力；/>
Figure BDA0004199438290000063
分别为第j个传统能源在第t个时段的出力和预测最大出力；T为时段数量；
第二阶段：
若目标平衡区内能源消纳率未达到最优，则以最大化所有平衡区内能源消纳率为优化目标：
Figure BDA0004199438290000064
式中，J2为第二阶段的能源消纳率，Narea为平衡区数量；
若目标平衡区内能源消纳率达到最优，则以最小化所有平衡区向电网的购电成本为优化目标：
Figure BDA0004199438290000065
式中，C为购电成本，
Figure BDA0004199438290000066
为第area个平衡区向电网购电的单位价格，/>
Figure BDA0004199438290000067
为第area个平衡区在第t个时段向电网购电的功率，ΔT为时段的时长。
4、基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线；
4.1、基于滚动调度模型进行微电网群协同控制包括：
S1、对滚动调度模型进行求解，获取可再生能源的日前发电计划曲线；
根据滚动调度模型求解获取的可再生能源的超短期出力预测，结合超短期负荷预测生成微电网群对外联络线的交换功率曲线；
当交换功率曲线上交换功率处于下网状态时，采用逐步逼近方式对微电网群中的微电网的可控负荷进行迭代调整，直至交换功率为零，计算可再生能源的发电计划和可控负荷的限电功率，生成日前发电计划曲线。
S2、根据微电网的支撑能力对日前发电计划曲线进行修正。
S3、对修正后的日前发电计划曲线进行安全裕度校核，若满足安全裕度，则生成微电网并网点的计划曲线，若不满足安全裕度，则松弛滚动调度模型的约束条件，并返回步骤S1。
其中，安全裕度校核包括：
获取微电网群所在平衡区的电网基础断面模型，包括运行状态、量测数据、设备参数、设备连接关系；
计及电网运行方式变化、检修计划、超短期负荷预测、可再生能源的超短期出力预测，更新电网基础断面模型中对应设备的运行状态和量测数据，生成日前96点的未来运行方式校核模型；
采用MapReduce并行计算框架，实现未来运行方式校核模型的分布式安全校核并行计算；
基于计算结果判断是否会出现潮流越限，若出现潮流越限，则不满足安全裕度，若未出现潮流越限，则满足安全裕度。
其中，微电网并网点计划曲线由微电网群能量管理系统下发给微电网协调控制器，包括如下具体步骤：
a)微电网协调控制器根据上送信息及上级指令进行逻辑运算处理，具备通信管理功能，可向微电网能量管理系统和区域能源平台上送数据信息；
b)微电网协调控制器通过与水电机组监控系统、可再生发电智能终端、储能变流器、可调负荷终端等进行通讯，感知内部“源-荷”状态，并向上级能量管理系统上送信息；
c)在并网运行时，微电网协调控制器接收上级调节指令，协调内部的水电机组、光伏、储能、可调负荷等资源，实现微电网系统并网点处的功率跟踪控制，使得微电网系统友好接入区域电网；
d)离网运行时，水电机组作为微电网黑启动电源，提供稳定电压和频率支撑，自动跟随负荷变化，实现微电网系统的独立运行；
e)考虑可再生电源出力波动以及负荷变化对频率电压的影响，通过微电网协调控制器控制光伏、储能系统功率输出，弥补水电机组调频能力不足，保障微电网离网运行时系统的安全稳定运行。
实施例二：
本发明实施例提供了一种微电网群协同控制装置，装置包括：
数据获取模块，用于获取微电网群模型及数据；
能力评估模块，用于基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；
模型构建模块，用于以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；
计划生成模块，用于基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线。
实施例三：
基于实施例一，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；
存储介质用于存储指令；
处理器用于根据指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。
实施例四：
基于实施例一，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微电网群协同控制方法，其特征在于，包括：
获取微电网群模型及数据；
基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；
以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；
基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线。
2.根据权利要求1所述的微电网群协同控制方法，其特征在于，所述获取微电网群模型及数据包括：
采用IEC-104、Modbus-TCP规约，通过光纤直连或运营商网络的方式，从各微电网获取模型及数据，统一汇集到微电网协调控制器；
采用IEC-104规约，通过光纤直连的方式，将微电网协调控制器获取的模型及数据接入微电网群数据网络；
通过边缘采集网关从安全接入区采集微电网群数据网络中的模型及数据，并统一发送至微电网群能量管理系统。
3.根据权利要求1所述的微电网群协同控制方法，其特征在于，所述微电网等值模型包括：
基于微电网群模型及数据，采用Koopman理论对多种资源进行等值聚合，将潮流计算中的非线性映射关系转化为高维空间的线性映射关系，建立微电网等值模型。
4.根据权利要求1所述的微电网群协同控制方法，其特征在于，所述建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型包括：
第一阶段：
以最大化目标平衡区内能源消纳率为优化目标：
Figure FDA0004199438260000011
式中，J1为第一阶段的能源消纳率，
Figure FDA0004199438260000021
分别为平衡区内可再生能源数量和传统能源数量；/>
Figure FDA0004199438260000022
分别为第i个可再生能源在第t个时段的出力和预测最大出力；/>
Figure FDA0004199438260000023
分别为第j个传统能源在第t个时段的出力和预测最大出力；T为时段数量；
第二阶段：
若目标平衡区内能源消纳率未达到最优，则以最大化所有平衡区内能源消纳率为优化目标：
Figure FDA0004199438260000024
式中，J2为第二阶段的能源消纳率，Narea为平衡区数量；
若目标平衡区内能源消纳率达到最优，则以最小化所有平衡区向电网的购电成本为优化目标：
Figure FDA0004199438260000025
式中，C为购电成本，
Figure FDA0004199438260000026
为第area个平衡区向电网购电的单位价格，/>
Figure FDA0004199438260000027
为第area个平衡区在第t个时段向电网购电的功率，ΔT为时段的时长。
5.根据权利要求4所述的微电网群协同控制方法，其特征在于，所述基于滚动调度模型进行微电网群协同控制包括：
S1、对滚动调度模型进行求解，获取可再生能源的日前发电计划曲线；
S2、根据微电网的支撑能力对日前发电计划曲线进行修正；
S3、对修正后的日前发电计划曲线进行安全裕度校核，若满足安全裕度，则生成微电网并网点的计划曲线，若不满足安全裕度，则松弛滚动调度模型的约束条件，并返回步骤S1。
6.根据权利要求5所述的微电网群协同控制方法，其特征在于，所述获取可再生能源的日前发电计划曲线包括：
根据滚动调度模型求解获取的可再生能源的超短期出力预测，结合超短期负荷预测生成微电网群对外联络线的交换功率曲线；
当交换功率曲线上交换功率处于下网状态时，采用逐步逼近方式对微电网群中的微电网的可控负荷进行迭代调整，直至交换功率为零，计算可再生能源的发电计划和可控负荷的限电功率，生成日前发电计划曲线。
7.根据权利要求5所述的微电网群协同控制方法，其特征在于，所述安全裕度校核包括：
获取微电网群所在平衡区的电网基础断面模型，包括运行状态、量测数据、设备参数、设备连接关系；
计及电网运行方式变化、检修计划、超短期负荷预测、可再生能源的超短期出力预测，更新电网基础断面模型中对应设备的运行状态和量测数据，生成日前96点的未来运行方式校核模型；
采用MapReduce并行计算框架，实现未来运行方式校核模型的分布式安全校核并行计算；
基于计算结果判断是否会出现潮流越限，若出现潮流越限，则不满足安全裕度，若未出现潮流越限，则满足安全裕度。
8.一种微电网群协同控制装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取微电网群模型及数据；
能力评估模块，用于基于微电网群模型及数据，建立微电网支撑能力评估的微电网等值模型；
模型构建模块，用于以微电网等值模型为调控对象，建立可再生能源与传统能源协调优化两阶段的滚动调度模型；
计划生成模块，用于基于滚动调度模型进行微电网群协同控制，生成微电网并网点的计划曲线。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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