戶用微網(wǎng)系統(tǒng)能量調(diào)度優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種戶用微網(wǎng)系統(tǒng)能量調(diào)度優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有能量控制方法一般使用電網(wǎng)波峰波谷電價(jià)差別來(lái)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能和并網(wǎng)之間的關(guān)系，不能綜合考慮到系統(tǒng)電池和電動(dòng)汽車動(dòng)力電池壽命損耗造成的損失，因此系統(tǒng)全壽命條件下，收益并不是最高。
[0003]隨著戶用微網(wǎng)系統(tǒng)和電動(dòng)汽車越來(lái)越普及，可以將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池作為微網(wǎng)系統(tǒng)的儲(chǔ)能電池。戶用微網(wǎng)系統(tǒng)中，需要對(duì)能量調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，以取得最大收益。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池和微網(wǎng)系統(tǒng)主儲(chǔ)能電池過(guò)于頻繁充放電會(huì)導(dǎo)致電池壽命減小，因此在優(yōu)化算法中需要考慮電池壽命的損耗，以取得系統(tǒng)全壽命條件下的最大收益。當(dāng)前，天氣預(yù)報(bào)越來(lái)越準(zhǔn)確，因此可以結(jié)合未來(lái)天氣條件，對(duì)能量調(diào)度方法進(jìn)行修正，增加用戶收益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種戶用微網(wǎng)系統(tǒng)能量調(diào)度優(yōu)化方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，戶用微網(wǎng)系統(tǒng)能量調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0006]首先建立戶用微網(wǎng)系統(tǒng)的全壽命收益目標(biāo)函數(shù)，相關(guān)變量均采用一采樣周期的平均數(shù)據(jù)，目標(biāo)函數(shù)如公式1所示:
[0007]F=MN-kDsDs-kDcDc (1)
[0008]公式(1)中:
[0009]F為系統(tǒng)上一采樣周期總收益；
[0010]隊(duì)為主電池上一采樣周期總損耗，即全壽命角度來(lái)考慮上一采樣周期充放電對(duì)主儲(chǔ)能電池造成的壽命降低對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)損失；
[0011]D。為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池上一采樣周期總損耗，即全壽命角度來(lái)考慮上一采樣周期充放電對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池造成的壽命降低對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)損失；
[0012]kDS為系統(tǒng)主儲(chǔ)能電池?fù)p耗權(quán)重系數(shù)；
[0013]kDC為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?fù)p耗權(quán)重系數(shù)；
[0014]MN為輸送到電網(wǎng)的上一采樣周期總電費(fèi)收益，其表達(dá)式為公式(2)
[0015]Μν= Σ (ksPsi+kwPwi+kBsPBSi+kBcPBCi_PRi)fNi (2)
[0016]公式(2)中:
[0017]fNl為階梯電價(jià)，跟隨電網(wǎng)階梯電價(jià)變化；
[0018]Psi為光伏發(fā)電功率；
[0019]Pwi為風(fēng)力發(fā)電功率；
[0020]PBSi為系統(tǒng)儲(chǔ)能電池放電功率；
[0021]PBCi為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池放電功率；
[0022]PRi為負(fù)載有功功率；
[0023]其中光伏發(fā)電功率PS1和風(fēng)力發(fā)電功率PW1是正值；
[0024]負(fù)載有功功率?^是正值；
[0025]系統(tǒng)儲(chǔ)能電池放電功率PBSi和電動(dòng)汽車動(dòng)力電池放電功率PBCi，取放電為正，充電為負(fù)；
[0026]ks為光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)；
[0027]kw為風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)；
[0028]kBS為主儲(chǔ)能電池放電權(quán)重系數(shù)；
[0029]kBc為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池放電權(quán)重系數(shù)；
[0030]目標(biāo)函數(shù)建立后，采用改進(jìn)蟻群算法來(lái)進(jìn)行尋優(yōu)，以獲取6個(gè)權(quán)重系數(shù)，即系統(tǒng)主儲(chǔ)能電池?fù)p耗權(quán)重系數(shù)、電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?fù)p耗權(quán)重系數(shù)、光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)、風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)、主儲(chǔ)能電池放電權(quán)重系數(shù)、電動(dòng)汽車動(dòng)力電池放電權(quán)重系數(shù)。
[0031 ]以上權(quán)重系數(shù)，均采用4位有效數(shù)字，因此共有24個(gè)尋優(yōu)點(diǎn)。
[0032]微網(wǎng)系統(tǒng)中光伏和風(fēng)力發(fā)電因天氣變化產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，當(dāng)前情況下，天氣預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度較高，如果完全采用上述尋優(yōu)的權(quán)重系數(shù)，容易造成能源的浪費(fèi)，因此，引入天氣預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)、風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)修正，以增加戶用微網(wǎng)系統(tǒng)全壽命條件下的收益。
[0033]1、天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)對(duì)光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)的修正
[0034]在組件規(guī)格、安裝條件相同時(shí)，光伏發(fā)電出力和日照強(qiáng)度、溫度、風(fēng)速等因素有關(guān)，其中日照強(qiáng)度和溫度為主要影響因素。
[0035]取次日日照強(qiáng)度和溫度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)組件功率曲線表，得出次日光伏組件出力曲線，并計(jì)算得出光伏發(fā)電次日發(fā)電量預(yù)測(cè)值Qsn;
[0036]計(jì)算上一采樣周期的光伏發(fā)電日均發(fā)電量數(shù)據(jù)QSA，由公式(3)得出次日光伏發(fā)電修正系數(shù)ns;
[0037]qs = Qsn/Qsa (3)
[0038]用次日光伏發(fā)電修正系數(shù)ns對(duì)光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)ks進(jìn)行修正，如式(4)所示:
[0039]k7 s = ns.ks (4)
[0040]1^8即為采用次日天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)修正后的光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)。
[0041]2、天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)的修正
[0042]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力與風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、溫度、機(jī)組型號(hào)等有關(guān)，其中最主要影響因素為風(fēng)速、風(fēng)向與機(jī)組型號(hào)。
[0043]取次日風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)所采用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率曲線表，得出風(fēng)力發(fā)電出力曲線，并通過(guò)求和計(jì)算得出風(fēng)力發(fā)電次日發(fā)電量預(yù)測(cè)值Qws ;
[0044]計(jì)算上一采樣周期風(fēng)力發(fā)電日均發(fā)電量數(shù)據(jù)QwA，根據(jù)公式(5)得出次日風(fēng)力發(fā)電修正系數(shù)nw;
[0045]nw=Qws/QwA (5)
[0046]用次日風(fēng)力發(fā)電修正系數(shù)nw對(duì)風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)kw進(jìn)行修正，如式(6)所示:
[0047]k7 w=riw.kw (6)
[0048]k7 w即為采用次日天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)修正后的風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)。
[0049]采用新的經(jīng)過(guò)修正后的光伏發(fā)電權(quán)重系數(shù)Vs和風(fēng)力發(fā)電權(quán)重系數(shù)k\，可提高能源利用率。
[0050]考慮到系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)不能過(guò)于頻繁，將一采樣周期取為一周。
[0051]本發(fā)明針對(duì)改進(jìn)后的戶用微網(wǎng)系統(tǒng)的收益主要為發(fā)電收益，最優(yōu)的能量調(diào)度方法能夠使得系統(tǒng)在電價(jià)高的時(shí)段盡可能多往電網(wǎng)輸出電能，在電網(wǎng)電價(jià)低的時(shí)段盡可能多的消耗電網(wǎng)電能，同時(shí)考慮到頻繁充放電導(dǎo)致的電池壽命損耗造成的資產(chǎn)損失。為此提出上述的基于蟻群算法的能量調(diào)度優(yōu)化算法。
[0052]本發(fā)明的有益效果是:
[0053]1、考慮到戶用微網(wǎng)系統(tǒng)中主儲(chǔ)能電池和電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充放電對(duì)電池壽命的影響，采用優(yōu)化算法，找出最優(yōu)的充放電平衡點(diǎn)，最大化系統(tǒng)全壽命收益。
[0054]2、在尋優(yōu)過(guò)程中，能保證負(fù)載正常運(yùn)行，且在系統(tǒng)脫離市電電網(wǎng)網(wǎng)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶設(shè)定維持供電天數(shù)。
[0055]3、能夠引入當(dāng)前天氣預(yù)報(bào)信息，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修正，最大化系統(tǒng)收益。
[0056]4、提供所有車型動(dòng)力電池參數(shù)，方便用戶進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，人機(jī)界面友好。
【附圖說(shuō)明】
[0057]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0058]圖1是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建的尋優(yōu)路徑。
[0059]圖2是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建的蟻群算法程序結(jié)構(gòu)流程圖。
[0060]圖3是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建的路徑計(jì)算程序(蟻群算法)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061]本實(shí)施例針對(duì)改進(jìn)后的戶用微網(wǎng)系統(tǒng)的收益主要為發(fā)電收益，最優(yōu)的能量調(diào)度方法能夠使得系統(tǒng)在電價(jià)高的時(shí)段盡可能多往電網(wǎng)輸出電能，在電網(wǎng)電價(jià)低的時(shí)段盡可能多的消耗電網(wǎng)電能，同時(shí)考慮到頻繁充放電導(dǎo)致的電池壽命損耗造成的資產(chǎn)損失。
[0062]為此提出以下一種的基于蟻群算法的能量調(diào)度優(yōu)化算法。
[0063]戶用微網(wǎng)系統(tǒng)能量調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0064]首先建立戶用微網(wǎng)系統(tǒng)的全壽命收益目標(biāo)函數(shù)，考慮到系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)不能過(guò)于頻繁，相關(guān)變量均采用一周的平均數(shù)據(jù)，目標(biāo)函數(shù)如公式1所示:
[0065]F=MN-kDsDs-kDcDc (1)
[0066]公式(1)中:
[0067]F為系統(tǒng)上一周總收益；
[0068]Ds為主電池上一周總損耗，S卩全壽命角度來(lái)考慮上一周充放電對(duì)主儲(chǔ)能電池造成的壽命降低對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)損失；
[0069]D。為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池上一周總損耗，即全壽命角度來(lái)考慮上一周充放電對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池造成的壽命降低對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)損失；
[0070]kDS為系統(tǒng)主儲(chǔ)能電池?fù)p耗權(quán)重系數(shù)；
[0071 ] kDC為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?fù)p耗權(quán)重系數(shù)；
[0072]Mn為輸送到電網(wǎng)的上一周總電費(fèi)收益，其表達(dá)式為公式(2)
[0073]Μν= Σ (ksPsi+kwPwi+kBsPBSi+kBcPBCi~PRi)fNi (2)
[0074]公式(2)中:
[0075]fNi為階梯電價(jià)，跟隨電網(wǎng)階梯電價(jià)變化；
[0076]Psi為光伏發(fā)電功率；
[0077]PW1為風(fēng)力發(fā)電功率；
[0078]PBSi為系統(tǒng)儲(chǔ)能電池放電功率；
[0079]PBCi為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池放電功率；
[0080]PR