[发明专利]一种结合双主控协作与MPSO算法的微电网动态优化调度方法

权利要求书

1.一种结合双主控协作与MPSO算法的微电网动态优化调度方法，所述微电网包含蓄电 池储能系统(BatteryEnergyStorageSystem，BESS)和柴油发电机组(DieselGenerator Engine，DE)两种主控电源，以及风力发电机组(WindTurbine，WT)和光伏发电系统 (Photovoltaic，PV)两种非主控电源，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：获得初始阶段的基本数据，包含有系统负荷需求、风电输出功率和光伏输出功 率、可用的分布式电源数量及输出功率限值、蓄电池储能系统的容量及容量限制值；

步骤二：建立微电网经济优化调度模型；

步骤三：对粒子群算法进行改进，建立改进粒子群优化算法模型；

步骤四：采用改进粒子群优化算法对微电网经济调度优化模型进行综合权衡求解，同 时计算求解出整个调度周期内微电网系统的最小发电成本以及最恰当的经济调度方案，此 处，在每个周期内的微电网经济调度优化过程中都有两个不同的时间尺度：时间尺度t：仅 用于优化求解系统的最小发电成本目标；时间尺度t′：仅用于优化选择系统运行控制模式， 求解最恰当的经济调度方案；

步骤五：以采样时间段T为基本单位逐次循环求解，并以一天(24小时)为整个调度周期 最大值进行检验是否满足终止条件，如果满足，则输出整个调度周期内所有采样时间段的 微电网最小发电成本总和，即为所求解的微电网经济调度优化结果；否则，则返回第一步继 续运行直至满足终止条件。

2.根据权利要求1所述的一种结合双主控协作与MPSO算法的微电网动态优化调度方 法，其特征在于：步骤中所述的调度方案包括：

1)调度方案A：蓄电池储能系统作为主控电源(Mode1)，且微电网电源组合类型为“蓄 电池储能+风力发电机组+光伏发电机组”，此种情况下，微电网系统内的所有电力负荷需求 都是由风力发电机组、光伏发电机组和蓄电池储能系统来能够共同满足和承担，而不需柴 油发电机组的电力补充供应；

2)调度方案B：蓄电池储能系统作为主控电源(Mode1)，且微电网电源组合类型为“蓄 电池储能+风力发电机组+光伏发电机组+柴油发电机组”，而柴油发电机组则为从控电源并 以恒定功率方式提供电力输，此种情况下，微电网系统内的所有电力负荷需求都是由蓄电 池储能系统、柴油发电机组、风力发电机组和太阳能光伏发电机组来共同承担和满足；

3)调度方案C：柴油发电机组作为主控电源(Mode2)，且微电网电源组合类型为“柴油 发电机组+风力发电机组+光伏发电机组”，此种情况下，微电网系统内的所有电力负荷需求 都是由风力发电机组、光伏发电机组和柴油发电机组来共同承担和满足，而不需要蓄电池 储能系统参与调节；

4)调度方案D：柴油发电机组作为主控电源(Mode2)，且微电网电源组合类型为“柴油 发电机组+风力发电机组+光伏发电机组+蓄电池储能”，而蓄电池储能系统则为从控电源并 以恒功率控制(PQ控制)方式协助柴油发电机组进行功率补偿调节，此种情况下，微电网系 统内的所有电力负荷需求都是由柴油发电机组、风力发电机组、光伏发电机组和蓄电池储 能系统来共同承担和满足；

5)调度方案E：两种不同模式间的交互切换，即根据系统实时运行需求，微电网系统从 当前控制模式切换到另一种控制模式，换言之，微电网系统的两种不同运行控制模式Mode 1(蓄电池储能系统为主控电源)与Mode2(柴油发电机组为主控电源)之间的相互切换。

3.根据权利要求1所述的一种结合双主控协作与MPSO算法的微电网动态优化调度方 法，其特征在于：步骤中所述经济调度优化模型包括：

(1)优化目标：调度周期内的微电网系统总发电成本最小，目标函数定义如下：

min CMG(P)=Σt=1NΣj=1GCj(Pj(t))]]>

C_MG(P)为微电网系统在整个调度周期NT内产生功率P所需要的总发电成本；N为某调度 周期[0，NT]内采样时间段T的个数；G为分布式电源的类型数量；C_j(P_j(t))表示第j种分布式 电源输出功率P_j(t)时的总发电成本；P_j(t)第j种分布式电源在第t个时间间隔期间[(t-1) T，tT]的输出功率；

①可再生能源电源发电成本：

CRES,i(Pi(t))=CDC,i(Pi(t))+CMO,i(Pi(t))-SES,i(Pi(t))=CAIC,i(1+ρi)EAPG,i·Pi(t)-kES,i·Pi(t)=(CAIC,i(1+ρi)EAPG,i-kES,i)·Pi(t)]]>

C_DC,i、C_MO,i和S_ES,i分别为第i个可再生能源分布式电源输出功率P_i(t)时的折旧成本、运 行维护成本以及经济补贴；C_AIC,i为第i个可再生能源分布式电源的年均投资成本；ρ_i为第i 个可再生能源电源的运行维护成本系数；E_APG,i为第i个可再生能源分布式电源基于典型年 历史数据的年发电总量预测值；k_ES为根据当地能源政策而对可再生能源发电所设定的价格 补贴系数；

②柴油发电机组发电成本

CDE(PDE(t))=CDC(PDE(t))+CMO(PDE(t))+CFC(PDE(t))+CEC(PDE(t))=(CAIC,DEEAPG,DE+KMO,DE)·PDE(t)+(0.146+0.05415·PDERD/PDE(t))·(cfp+Σk=15cE,k)]]>

C_DC(P_DE(t))、C_MO(P_DE(t))、C_FC(P_DE(t))和C_EC(P_DE(t))分别表示柴油发电机组输出功率为 P_DE(t)时的折旧成本、运行维护成本、燃料成本和污染物治理成本；C_AIC,DE表示柴油发电机组 的年均投资成本；E_APG,DE表示基于典型年历史数据的柴油发电机组年发电总量预测值；K_MO,DE表示机组运行维护成本系数；表示柴油发电机组的额定功率；c_fp表示柴油燃料价格； c_E,k表示第k种(k＝1,2,3,4,5分别代表NO_x，SO₂，CO₂，CO及灰尘)污染排放物的环境成本系 数；

③蓄电池储能系统发电成本

CBESS(PBESS(t))=βBESS·PBESS,dch(t)βBESS=Cinit,BESS,+CMO,BESSEannu,BESS]]>

C_BESS(P_BESS(t))表示蓄电池储能系统在放电功率为P_BESS(t)时的发电成本；P_BESS,dch(t)表 示蓄电池储能系统的放电功率；β_BESS表示蓄电池储能系统的单位发电成本系数；

(2)约束条件：微电网系统的约束条件包括系统电力供需平衡、旋转备用容量、分布式 电源输出功率约束、分布式电源最短启停时间约束和蓄电池储能系统容量约束等，以确保 微电网的稳定可靠；

①系统电力供需平衡

Σj=1GPj(t)-Pexcessive(t)=PL(t)]]>

P_excessive(t)为超出系统负荷需求的功率，P_L(t)为系统的总负荷需求；

②旋转备用容量

Σg=1RPCG,SR(t)≥ΔPMG,SR(t)]]>

ΔP_MG,SR(t)＝e_MG·P_net-L(t)

R为微电网系统中主控电源数目；P_CG,SR(t)为微电网系统中主控电源可用的旋转备用容 量；P_MG,SR(t)为微电网系统所需的旋转备用容量；e_MG为微电网系统净负荷实际值与预测值 之间才偏差率；P_net-L(t)为微电网系统的净负荷需求(P_net-L(t)＝P_L(t)-P_WT(t)-P_PV(t))；

③分布式电源输出功率约束

a.主控电源

P_M,low,h(t)≤P_M,h(t)≤P_M,high,h(t)

PM,high,h(t)=PM,max,h-ΔPMG,SR(t)PM,low,h(t)=PM,min,h+ΔPMG,SR(t)]]>

P_M,h(t)表示第h个主控电源的输出功率；P_M,high,h(t)和P_M,low,h(t)分别为第h个主控电源 在正常运行区域内输出功率的上限和下限值；P_M,max,h和P_M,min,h分别为第h个主控电源的技术 输出功率的最大值和最小值；

b.从控电源

P_S,min,l≤P_S,l(t)≤P_S,max,l

P_S,l(t)表示第l个从控电源的输出功率；P_S,max,l和P_S,min,l分别表示第l个从控电源的技 术输出功率的最大值和最小值；

④分布式电源最短启停时间约束

T_rs,j≥T_rs,min,j

T_rs,j表示第j个分布式电源的启停时间；T_rs,min,j表示第j个分布式电源最短持续开机和 持续停机时间；

⑤蓄电池储能系统容量约束

SOC_min≤SOC_low≤SOC(t)≤SOC_high≤SOC_max

SOC_max表示蓄电池储能系统的最大规格容量(额定容量)，SOC_min为由制造商提供的最小 容量值，SOC_high和SOC_low分别表示蓄电池储能系统正常运行区域设定的容量最高值与最低 值。