專利名稱：一種微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法，屬于微電網(wǎng)運行與控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)是由分布式發(fā)電、負荷、儲能(包括機械儲能與電儲能、超級電容等裝置) 所組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，具有并網(wǎng)與孤島2種運行模式，其中分布式發(fā)電可分為可再生不可再生2種分布式發(fā)電，負荷可分為敏感負荷、可調(diào)節(jié)負荷以及可中斷負荷(IL)。微電網(wǎng)中可再生分布式發(fā)電與負荷需求具有高度的不確定性，由此所產(chǎn)生的發(fā)電容量缺額輕則影響到微電網(wǎng)電能質(zhì)量，重則危及到重要負荷的供電可靠性。為此，為提高微電網(wǎng)運行可靠性與保證重要負荷供電可靠性，配置一定數(shù)量的備用容量將顯得尤為必要。 當(dāng)微電網(wǎng)出現(xiàn)發(fā)電容量缺額事故時，既可調(diào)用大電網(wǎng)事故支持備用(FSRG)，簡稱網(wǎng)外備用， 包括發(fā)電側(cè)備用容量(RCGS)、低電價可中斷負荷(ILL)以及高賠償可中斷負荷(ILH)，也可調(diào)用微電網(wǎng)內(nèi)部各類備用，簡稱網(wǎng)內(nèi)備用，包括不可再生分布式發(fā)電(NRDG)備用、儲能 (SE)、ILL以及ILH，因而微電網(wǎng)備用可分為網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)2種備用。為應(yīng)對可再生分布式發(fā)電與負荷需求的不確定性，單純配置網(wǎng)外備用或網(wǎng)內(nèi)備用或許都可以滿足微電網(wǎng)備用需求，但是為此所付出的備用代價未必最優(yōu)。電力市場環(huán)境下， 作為微電網(wǎng)備用配置的決策方配電公司，如何從可靠性與經(jīng)濟性協(xié)調(diào)角度去協(xié)調(diào)網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)這2種微電網(wǎng)備用已成為當(dāng)前微電網(wǎng)運行與控制領(lǐng)域中迫切需要解決的重要問題之一。 該問題既是微電網(wǎng)安全高效運行、停電防御體系建設(shè)與優(yōu)化需要研究的重要內(nèi)容，同時也是為滿足智能電網(wǎng)“自愈、自趨、安全、經(jīng)濟”技術(shù)特點應(yīng)該關(guān)注的重要方面。網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)2種微電網(wǎng)備用都是在容量缺額事故發(fā)生后才被執(zhí)行，故從控制角度相互不具有技術(shù)互補特性，都屬于事故后控制，但相互之間具有較強的經(jīng)濟互補特性。為調(diào)用FSRG、NRDG備用以及SE，需要支付確定性的配置成本與風(fēng)險性的調(diào)度風(fēng)險；為中斷ILL 只需支付確定性的配置成本，無需支付風(fēng)險性的調(diào)度風(fēng)險；為中斷ILH只需支付風(fēng)險性的調(diào)度風(fēng)險，無需支付確定性的配置成本。與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)防控制與緊急控制之間的互補性相類似，上述各類備用之間的經(jīng)濟互補特性給協(xié)調(diào)網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)這2種備用配置留下了空間。如果單純將配置網(wǎng)外或網(wǎng)內(nèi)備用視為孤立防御，那么協(xié)調(diào)微電網(wǎng)各類備用則可視為綜合防御。綜合防御無論是從技術(shù)還是經(jīng)濟層面，都要比孤立防御具有更好的性價比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法，利用網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)2種微電網(wǎng)備用的經(jīng)濟互補特性，基于風(fēng)險管理觀點與協(xié)調(diào)優(yōu)化理念，對這2種備用配置進行優(yōu)化，從容提高微電網(wǎng)備用配置的經(jīng)濟性，降低微電網(wǎng)的運行成本。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法，該方法首先以微電網(wǎng)備用代價之和最小為目標(biāo)， 以滿足安全可靠性及各類備用的容量限制作為約束條件建立數(shù)學(xué)模型，然后對該數(shù)學(xué)模型求解，得到最優(yōu)的網(wǎng)內(nèi)備用配置量；所述數(shù)學(xué)模型如下IiiinC(Qi) = Ci (Qi)+Ce (Qi, Q1, L，Qm, L，Qm)s. t.Qz, m+Qg, m+Qs, m+Qljm+Qh, m = QmVweMh(Qz, Qg, Qs, Q1, Qh) ^ 0,其中，COli)為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為A時總的備用代價；Ci(Qi)為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為A時的網(wǎng)內(nèi)備用代價，其表達式為，Ci = Ci+^+Cg+Q,其中，C1為網(wǎng)內(nèi)不可再生分布式發(fā)電的備用代價，其表達式為，C1 = Pc^Qao tz + Σ ^ΚηΚη^ U ^^ ^^+^M，
m&Mm&M x=q,s,cQm式中，Pc,D= [Pc,d,i' Pc,d,q' Pcd.s' Pc,d,c]T>Qc,D = [Qc,d,i，Qcd,,，Qc,d,s，Qc,d, Jt 分另1J 為聯(lián)合出清后的容量價格向量與所成交的容量向量，其中下標(biāo)i、q、S、c分別代表瞬時、快速、慢速以及冷態(tài)；PE,D = [Pe,d,i' Pe,d,q' Pe, d, S' Pe, d, JT 為電量價格向量；Ae, D = diag[Qc,dji, m，Qc d, q, m，Qc d, S, m，Qc d, C, J，其元素為事故m下實際調(diào)用容量，分別滿足Q。, d,ijffl^ Qc, d, i、Qc,
…彡 Qc,d,q>Qc,d,s,m ( Qc,d,s>Qc,d,c,ffl ( Qcd,C ’Qg= U"為 NRDG 備用市場所成交的總
容量；TE,m = [tm，tffl-tq, tm-ts，tm-t。]T，qm、tm分別為事故m的發(fā)生概率與持續(xù)時間，tq, ts，tc 為各非瞬時性備用的響應(yīng)滯后時間，tz為研究時段的長度，M為容量事故集K1O^1)、Ld( , h)、C3(Qx,s)分別為ILL的電費損失、ILH的停電賠償費用、SE的儲能代價，其中AvApQx,
3分別為響應(yīng)滯后期間所中斷的ILL與ILH容量、所調(diào)用的儲能容量，滿足Qx, !+Qx,h+Qx,s = Qx ；C2為網(wǎng)內(nèi)儲能的備用代價，其表達式為，C2 = Pc’5Qc’A + Σ 禮Ps’sAs’/m
m[M式中Pc,[pc,SjLpc^tpL PCjS,d]T>Qc,s = [Qc,s,i'L,QCjSjd,L QC,S,D]T 分別為研究時段tz內(nèi)儲能裝置的容量價格向量與容量向量，其元素對應(yīng)于各儲能裝置，其中P。,s,d是儲能裝置d可輸出容量Q。, s, d (滿足< QC’SJ < QTZ)的非下降函數(shù)；PE,s= [pe,s,i;L,pe,s,d,L pe,s,D]T 為儲能裝置的電量價格向量；Ae,s = diag^^^a, Qcjsjdjffl, L A,s,D,m]，其元素對應(yīng)于事故m下實際所投入的容
量，滿足( Qe,s,d =Σ&，·Μ為聯(lián)合出清后的總?cè)萘浚籨C3為網(wǎng)內(nèi)ILL的備用代價，其表達式為，c^=TjPr(Qi)Qrt,，
i式中，Pi(Qi)為用戶i在ILL市場申報低電價可中斷容量Qi (滿足Qmm <β <0ΓΧ )的折扣價格，配電公司在時段億內(nèi)向用戶i少收的電費(簡稱電費損失)為Pi O^Atz;C4為網(wǎng)內(nèi)ILH的備用代價，其表達式為，= ，
wgMj
式中，Pi(A)為用戶j在ILH市場申報高賠償可中斷容量& (滿足0?！?,《0ΓΧ )的停電賠償價格，配電公司在時段tz內(nèi)支付給用戶j的停電賠償費用為Cj(A) = Pj(Qj) Qjtz ;Ce(Qi; Q1, L，Qffl, L，Qm)為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為仏時的網(wǎng)外備用代價，其表達式為，Ce = PcQzfz + Σ PeQzJm ，
WGM式中p。、pe、Qz、Qz,m為FSRG市場交易出清的容量價格、電量價格、出清容量、事故m 下實際所調(diào)用的容量。進一步地，采用基于數(shù)值靈敏度的迭代搜索算法對所述數(shù)學(xué)模型進行求解，具體包括以下步驟步驟1、對&初始量賦以零值，并設(shè)定其增加的步長步驟2、在每一 Δ &內(nèi)，根據(jù)下式計算、，Wa^dCJdCiI，式中，Ci為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為A時的網(wǎng)內(nèi)備用代價；Ce為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為A時的網(wǎng)外備用代價；步驟3、判斷^^,.是否小于1，如是，則轉(zhuǎn)步驟5 ；步驟4、令Qi,n+1 = Qi,η+Δ&，按步長增加Δ Qi,轉(zhuǎn)步驟2 ；步驟5、以當(dāng)前的&作為最優(yōu)的網(wǎng)內(nèi)備用配置量仏』輸出。本發(fā)明首次建立了以各類備用的容量成本與調(diào)度風(fēng)險之和最小為目標(biāo)，以微電網(wǎng)安全可靠性要求以及各類備用的容量限制作為約束條件的微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化模型，并進一步采用基于數(shù)值靈敏度的迭代搜索算法對所述模型進行求解，得到最優(yōu)的網(wǎng)內(nèi)備用配置量，從而有效降低了微電網(wǎng)運行成本，提高了微電網(wǎng)備用配置的經(jīng)濟性。


圖1為針對單一容量事故，采用本發(fā)明優(yōu)化微電網(wǎng)備用配置的結(jié)果；圖2為針對容量事故集，采用本發(fā)明優(yōu)化微電網(wǎng)備用配置的結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明針對微電網(wǎng)中可再生分布式發(fā)電與負荷需求的不確定性，從有效應(yīng)對微電網(wǎng)可能出現(xiàn)的各類容量缺額事故效用角度，微電網(wǎng)備用可分為網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)2種，前者為FSRG，包括 RCGS, ILL以及ILH，后者為微電網(wǎng)內(nèi)部各類備用，包括NRDG備用、SE、ILL以及ILH。為調(diào)用FSRG、NRDG備用以及SE，需要支付確定性的配置成本與風(fēng)險性的調(diào)度風(fēng)險；為中斷ILL只需支付確定性的配置成本，無需支付風(fēng)險性的調(diào)度風(fēng)險；為中斷ILH只需支付風(fēng)險性的調(diào)度風(fēng)險，無需支付確定性的配置成本，因而網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)這2種微電網(wǎng)備用之間具有較強的經(jīng)濟互補特性。為建立本發(fā)明的備用配置優(yōu)化模型，下面分別對網(wǎng)外與網(wǎng)內(nèi)2種微電網(wǎng)備用代價進行量化分析。1、網(wǎng)外備用代價為調(diào)用FSRG所付出的代價可表示為
權(quán)利要求
1. 一種微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法，其特征在于，該方法首先以微電網(wǎng)備用代價之和最小為目標(biāo)，以滿足安全可靠性及各類備用的容量限制作為約束條件建立數(shù)學(xué)模型，然后對該數(shù)學(xué)模型求解，得到最優(yōu)的網(wǎng)內(nèi)備用配置量；所述數(shù)學(xué)模型如下
2.如權(quán)利要求1所述微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法，其特征在于，采用基于數(shù)值靈敏度的迭代搜索算法對所述數(shù)學(xué)模型進行求解，具體包括以下步驟 步驟1、對A初始量賦以零值，并設(shè)定其增加的步長Δ Qi ； 步驟2、在每一 Δ &內(nèi)，根據(jù)下式計算、， 式中，Ci為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為A時的網(wǎng)內(nèi)備用代價；C6為網(wǎng)內(nèi)備用配置量為A時的網(wǎng)外備用代價；步驟3、判斷^^,是否小于1，如是，則轉(zhuǎn)步驟5 ；步驟4、令Qi,n+1 = Qi, η+Δ A，按步長增加Δ Qi,轉(zhuǎn)步驟2 ；步驟5、以當(dāng)前的&作為最優(yōu)的網(wǎng)內(nèi)備用配置量仏』輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化方法，屬于微電網(wǎng)運行與控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首次建立了以各類備用的容量成本與調(diào)度風(fēng)險之和最小為目標(biāo)，以微電網(wǎng)安全可靠性要求與各類備用的容量限制作為約束條件的微電網(wǎng)備用配置優(yōu)化模型，并進一步采用基于數(shù)值靈敏度的迭代搜索算法對所述模型進行求解，得到最優(yōu)的網(wǎng)內(nèi)備用配置量，從而有效降低了微電網(wǎng)運行成本，提高了微電網(wǎng)備用配置的經(jīng)濟性。
文檔編號G06Q50/00GK102231198SQ20111017639
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者代曉翔, 呂亞洲, 李磊, 羅運虎, 謝少軍 申請人:南京航空航天大學(xué)