下層混合整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題。上下層 模型迭代計(jì)算，得到滿足收斂條件的微網(wǎng)最優(yōu)容量配置結(jié)果。
[0050] 所述步驟（1)建立壓縮空氣儲(chǔ)能模型的具體過(guò)程為：
[0051] 步驟1. 1 :壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能過(guò)程中，壓縮氣體流量與消耗的電功率滿足以 下關(guān)系式：
[0052]
[0053] 其中：t表示時(shí)段；Pt_p(kW)為壓縮機(jī)消耗的功率一 (kg/s)為壓縮機(jī)進(jìn)氣 流量；k。為壓縮單位質(zhì)量氣體所消耗的電能，其值滿足以下關(guān)系式：
[0054] \
A
[0055] 其中：N。為壓縮機(jī)級(jí)數(shù)為空氣定壓比熱；Τ為每級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度； 為電機(jī)效率；nls。為壓縮機(jī)絕熱效率；pa。。為儲(chǔ)氣壓力；panib為第一級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力 (大氣壓力）；γ為空氣的比熱容比。
[0056] 步驟1. 2 :壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)釋能過(guò)程中，膨脹機(jī)（空氣透平）的進(jìn)氣流量與發(fā)電 功率滿足以下關(guān)系式：
[0057]
[0058] 其中：PtiMP (kW)為膨脹機(jī)發(fā)出的功率；》_UeXp (kg/s)為膨脹機(jī)進(jìn)氣流量九為單位 質(zhì)量氣體膨脹所發(fā)出的電能，其值滿足以下關(guān)系式：
[0059]
[0060] 其中吡為膨脹機(jī)級(jí)數(shù)；T^^每級(jí)膨脹機(jī)進(jìn)氣溫度；II_為膨脹機(jī)絕熱效率；II_ 為發(fā)電機(jī)效率。
[0061] 步驟1. 3 :壓縮空氣儲(chǔ)能與釋能過(guò)程中，壓力恒定的儲(chǔ)氣空間中壓縮氣體的質(zhì)量 多少表征了其剩余能量的大小。將氣體流入和流出儲(chǔ)氣空間的過(guò)程視為等溫過(guò)程，忽略儲(chǔ) 氣空間與環(huán)境的熱交換，儲(chǔ)氣空間中剩余氣體的質(zhì)量比例ζ滿足以下關(guān)系式：
[0062]
[0063]
[0064] 其中：△t為優(yōu)化時(shí)間間隔；AfT為儲(chǔ)氣空間額定儲(chǔ)氣質(zhì)量；Va。。為儲(chǔ)氣罐體積；R 為氣體常數(shù)；Ta。。為儲(chǔ)氣溫度。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，其儲(chǔ)存氣體應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，因此 ζ滿足以下關(guān)系式
[0065] ζmin^ζ(t) ^ζmax
[0066] 其中：ζmin，ζmax分別為儲(chǔ)氣空間最小、最大允許剩余氣體質(zhì)量比例。
[0067] 所述步驟（2)的容量?jī)?yōu)化上層模型具體為：
[0068] 目標(biāo)函數(shù)：
[0069]
[0070] 其中：C($/d)為日均成本；C_lable，^微網(wǎng)在典型日i的可變成本，包括運(yùn)行成本 和環(huán)境治理成本，是下層優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，其大小既與微網(wǎng)各電源容量有關(guān)，又與微網(wǎng)運(yùn)行 方式有關(guān)，是聯(lián)系上下層的紐帶；Nd為下層優(yōu)化所選取的典型日數(shù)；Crapital為日均設(shè)備投資 成本，滿足以下關(guān)系式：
[0071]
[0072] 其中：N為電源組件數(shù)量；Aquk為組件k的投資成本；r為折現(xiàn)率。
[0073] 約束條件：
[0074]
[0075] 其中：Λ/Γ，ΛΤ，'分別為光伏，風(fēng)機(jī)，柴油機(jī)，儲(chǔ)氣罐數(shù)量最大值。為簡(jiǎn) 化計(jì)算，壓縮機(jī)和膨脹機(jī)額定功率的變化步長(zhǎng)都設(shè)為定值。由此，上層優(yōu)化模型可以歸結(jié)為 整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。
[0076] 所述步驟（3)的運(yùn)行方式優(yōu)化上層模型具體為：
[0077] 目標(biāo)函數(shù)：
[0078] minC-C一一
[0079]
[0080] 其中CMlsslcm分別為典型日微網(wǎng)運(yùn)行成本和環(huán)境治理成本；T為優(yōu)化周 期；I為柴油機(jī)個(gè)數(shù)；utin，Uti_p，ut@p，Util，Utij等表示電源啟停狀態(tài)，0表示停機(jī)，1表示 正常運(yùn)行；sutin為柴油機(jī)啟動(dòng)標(biāo)志，1表示機(jī)組在t時(shí)刻啟動(dòng)；Rtin為柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)備用容量； 九和qn*別為柴油機(jī)啟動(dòng)成本系數(shù)和旋轉(zhuǎn)備用成本系數(shù)；Rt^xp為壓縮空氣儲(chǔ)能提供的旋轉(zhuǎn) 備用；a_p，aMP分別為壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的運(yùn)行成本系數(shù)；qMP為壓縮空氣儲(chǔ)能旋轉(zhuǎn)備用成本 系數(shù)；Cl，C]($/h)分別為風(fēng)電機(jī)組和光伏組件的的運(yùn)行維護(hù)成本系數(shù)；Ngas為污染氣體種類 數(shù)；βn_k(kg/kW·h)為第k種排放物的排放系數(shù)；Vk為污染物治理成本系數(shù)。
[0081] 約束條件：
[0082] 1)功率平衡
[0083]
[0084] 其中：Pt,n，Ptil，Pt,;分別為柴油機(jī)、風(fēng)電機(jī)組、光伏組件實(shí)際輸出功率；Pt,_p，Pt,MP 分別為壓縮機(jī)和膨脹機(jī)功率；PUciad為負(fù)荷大小。
[0085] 2)分布式電源出力約束
[0086] 基于充分利用可再生能源的原則，本發(fā)明假設(shè)光伏、風(fēng)機(jī)始終開(kāi)機(jī)且必要時(shí)可以 退出最大功率跟蹤控制模式，因而其出力需滿足：
[0087]
[0088] 其中：Ρ?Τ風(fēng)機(jī)預(yù)測(cè)出力；為光伏組件預(yù)測(cè)出力。對(duì)于柴油機(jī)，其運(yùn)行功率應(yīng)滿 足：
[0089]
[0090] 其中：ΡΓ，分別為柴油機(jī)出力上下限。
[0091] 3)柴油機(jī)啟動(dòng)標(biāo)志
[0092]
[0093] 其中：ICn為柴油機(jī)初始條件，負(fù)值表示停機(jī)，正值表示正常運(yùn)行。
[0094] 4)柴油機(jī)爬坡速率約束
[0095]
[0096] 其中：DRn、URj別為柴油機(jī)出力下降和上升速率。
[0097] 5)柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)備用大小約束
[0098]
[0099] 其中：τ為通過(guò)增加發(fā)電單元出力提供旋轉(zhuǎn)備用的允許時(shí)間；If-為柴油機(jī)出力 上限。
[0100] 6)微網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用約束
[0101]
[0102] 其中：κ表征負(fù)荷不確定性；MAPE(meanabsolutepercentageerror)為平均絕 對(duì)百分誤差，表征光伏不確定性；RMSE(rootmeansquareerror)為均方根誤差，表征風(fēng)電 不確定性；Cmax為最大機(jī)組容量。
[0103] 7)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)約束
[0104] 壓縮空氣儲(chǔ)能出力上下限約束：
[0105]
r, exp'·f , exp exp
[0106] 壓縮空氣儲(chǔ)能旋轉(zhuǎn)備用量約束：
[0107]
[0108] 壓縮空氣儲(chǔ)能連續(xù)運(yùn)行約束
[0109] ζ(T) =ζimtlal
[0110] 其中：Pti_p，Ptiexp分別為壓縮機(jī)和膨脹機(jī)功率；utiOTmp，utiexp分別表不壓縮機(jī)和 膨脹機(jī)啟停狀態(tài)；分別表示壓縮機(jī)和膨脹機(jī)額定功率；RtjXP為壓縮空氣儲(chǔ)能 提供的旋轉(zhuǎn)備用九為單位質(zhì)量氣體膨脹所發(fā)出的電能；為儲(chǔ)氣空間額定儲(chǔ)氣質(zhì)量； ζ(t-i)為t-i時(shí)儲(chǔ)氣空間中剩余氣體的質(zhì)量比例；ζ?ιη為儲(chǔ)氣空間最小允許剩余氣體質(zhì) 量比例；ζlnltla1，ζ⑴分別為優(yōu)化開(kāi)始前和優(yōu)化周期末儲(chǔ)氣罐內(nèi)剩余氣體質(zhì)量比例，該式 保證壓縮空氣儲(chǔ)能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0111] 所述步驟⑷具體為：
[0112] 步驟4. 1 :算法初始化，輸入典型日負(fù)荷及氣象數(shù)據(jù)。
[0113] 步驟4. 2 :對(duì)上層優(yōu)化的決策變量進(jìn)行編碼，隨機(jī)生成Ν個(gè)初始個(gè)體，每個(gè)個(gè)體代 表一種微網(wǎng)容量配置。
[0114] 步驟4. 3 :種群內(nèi)的個(gè)體進(jìn)行下層優(yōu)化：每個(gè)典型日分為24個(gè)時(shí)段，對(duì)Nd個(gè)典型 日分別尋優(yōu)。若下層優(yōu)化無(wú)可行解，則剔除該個(gè)體，并重新隨機(jī)（或交叉、變異）產(chǎn)生個(gè)體 作為補(bǔ)充，直到新個(gè)體存在可行解為止。
[0115] 步驟4.4 :返回上層算法，利用下層優(yōu)化結(jié)果計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)值。
[0116] 步驟4.5 :判斷是否滿足終止條件，若是，則輸出計(jì)算結(jié)果；反之，進(jìn)行步驟4. 6。
[0117] 步驟4. 6 :對(duì)種群進(jìn)行選擇、交叉、變異運(yùn)算形成下一代種群。其中，進(jìn)行交叉和變 異運(yùn)算產(chǎn)生新個(gè)體時(shí)，返回步驟4. 3進(jìn)行下層尋優(yōu)。
[0118] 某獨(dú)立微網(wǎng)內(nèi)的分布式電源類型有風(fēng)機(jī)、光伏陣列、柴油機(jī)以及壓縮空氣儲(chǔ)能，各 電源參數(shù)如表1所示。為了驗(yàn)證本實(shí)施方式的有效性和可行性，以此獨(dú)立電網(wǎng)為算例，分別 采用基于負(fù)荷跟蹤策略、硬充電策略的傳統(tǒng)優(yōu)化方法以及本發(fā)明的雙層優(yōu)化模型對(duì)微網(wǎng)電 源容量進(jìn)行配置。
[0119] 表1各電源參數(shù)及配置結(jié)果
[0120]
[0121] 三種方法的最優(yōu)配置結(jié)果如表1最后三列所示。因該地風(fēng)力資源較為豐富，各方 案風(fēng)機(jī)均配置到最大容量。同時(shí)由風(fēng)機(jī)配置結(jié)果可以看出，大型風(fēng)機(jī)的性價(jià)比較小型風(fēng)機(jī) 更高。光伏、柴油機(jī)和壓縮空氣儲(chǔ)能的容量差異較大，由此可以看出運(yùn)行方式對(duì)于容量配置 的影響顯著。
[0122] 三種方法的最優(yōu)配置日均成本如表2所示?；谪?fù)荷跟蹤策略配置的最優(yōu)方案日 均總成本最高，主要是因?yàn)樵撆渲孟屡蛎洐C(jī)功率較小，柴油機(jī)作為主電源必須頻繁啟停并 跟蹤負(fù)荷需求，造成了巨額的柴油