[发明专利]一种微网能量管理控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种含分布式电源和储能的微网能量管理优化控制方法。

背景技术

随着石化能源的枯竭和环境污染问题，新能源成为未来的重要电源组成形式。风能和光伏等分布式电源具有间歇性和不可控性，通过微网的形式进行电能质量管理，控制好与联络线功率的稳定，避免分布式电源对电网的冲击，具有重要意义。微网系统的能量管理优化运行是微网集成控制研究中的一个重要内容，也是本发明所涉及的领域。

对于微网能量管理运行控制，国内外的相关科研组织在理论和实践中已经取得一定的研究成果，通过可控的负荷和可控的电源，或储能装置来调节，能够保证并网情况下微网与电网的功率保持在一定的范围内，独立运行时微网能够实现功率自身平衡[1]。如美国的Mad River Park项目，欧盟的Labein microgrid项目，以及日本的Kyotango project项目，与电网连接并通过中央控制系统控制，能够实现电网的有功功率供需不平衡控制在3％以内。

储能元件通常被应用于微网能量管理的短期和超短时运行控制中，起到平衡微网中间歇性电源发电，控制微网与大电网之间能量交互量的作用[2]。当微网内分布式电源发出的电力超出自身负荷需求后，通常有三种选择：(1)对发电量进行限制，(2)将剩余电能上送到所接主网，或(3)通过储能设备存储。对于此三种方式均涉及到成本和收益的问题，如何能够使净收益最大(收益减去成本)，是微网能量管理控制的核心问题。在进行能量管理的最优算法中，微网的购电和卖电电价结构响应其支付成本和收益，而微网中储能的充放电频率及深度，影响该元件的折旧及运行成本。

在已有的微网能量管理控制方法中，通常将储能特性通过充放电次数、功率控制等作为限制条件，并应用于特定的电力市场环境中，而这些都无法满足微网能量管理控制中对于市场环境和储能折旧成本的控制要求。且当前主要方案基于静态调度方法，由于微网的分布式电源和负荷的预测误差随时间尺度减小而变小，对微网提供动态控制方案并进行持续的短时和超短期的控制，有助于提高微网运营的经济效果。另外已有算法通常无法同时给出多项备选方案的详细信息，如方案的运行最终结果和所需要付出的成本等，这些在进行人机交互和多层次考虑时，对微网运行同样至关重要。

发明内容

本发明提供了一种微网能量管理控制方法，本发明基于储能设备的充放电控制平衡微网内分布式电源或负荷带来微网功率不平衡预测，通过多阶段动态规划调度求解，使微网在一定周期内效益最大或运营成本最小，详见下文描述：

一种微网能量管理控制方法，所述方法包括以下步骤：

1)基于微网所接入的主网电力市场环境、微网自身的网络构成、储能设备的特性，建立目标微网的能量管理优化控制模型；

2)对于微网内的分布式电源和负荷，进行短期能量管理控制周期内的预测量；

3)基于目标微网的能量管理优化控制模型，以储能元件荷电状态SOC作为决策变量，进行能量管理优化控制求解；

4)根据分析结果，基于下个能量管理周期分布式发电和负荷的预测情况，通过自定义决策或人工参与的方法，确定最终储能状态量；

5)基于最终储能状态量对应的成本，进行最优方案实现路径搜索，获得运算周期内微网能量管理每个阶段的储能充放电优化运行方案。

步骤1)的操作具体为：

1)针对微网所接入的主网电力市场环境，微网自身能量管理范围，划分微网能量管理阶段：以微网进行能量管理的时间间隔为步长t，以微网规划管理时间为总周期T，将微网能量管理过程划分为连续的K个阶段，且有K＝T/t；

2)确定微网储能元件的状态s_k可行集合及阶段储能充放电量x_k范围。将储能设备允许的荷电状态SOC离散化，获得储能状态的可行集合S，各阶段变化范围由单阶段储能设备的最大充放电量x_max决定；

3)确定能量管理过程中决策变量s_k，与本阶段充放电量x_k，及前一阶段决策变量s_k-1之间的关系；

4)基于微网的运行特性和所处市场环境，确定微网能量管理周期内决策变量与购电电量w_k的能量关系；

5)确定微网内能量管理周期内各阶段的成本指标函数v_k；

6)确定微网能量管理的总的优化目标函数。整个模型是多阶段优化问题，需要一系列的s_k满足要求，使总体能量管理控制成本最低。