[发明专利]一种计及温控设备的社区级微电网经济运行建模及其求解方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统经济运行技术，具体涉及一种计及温控设备的社区级微电网经济运行建模及其求解方法，属于电力系统经济调度领域。

背景技术

太阳能、风能等新能源具有随机性和间歇性的特点，接入电网后，其运行与调度较为困难。微电网的出现为可再生能源的综合利用提供了一种有效手段。对于微电网而言，经济优化运行的重要作用是合理分配微电源出力和提高新能源的接纳能力。随着多种形式能源的接入，以及多种形式能源的消耗需求，越来越多的微电网中不仅仅是有电能需要，其他形式的能量(热、冷)需求日益增加。对于含有温控设备的微电网而言，微网中热负荷的供应反应在温控设备对温度的调节上，计及温控设备的温度调节特性，对各个微源的出力进行分配，使其获得最佳的经济收益，也越来越值得深入研究。

目前针对微电网经济运行的研究较多，然而，建立的模型少有考虑温控设备温度调节特性对微电网经济运行的影响。本发明建立了包含风机、微燃机、蓄能电池和热泵等构成的含温控设备的社区级微电网的最优经济运行模型，由于系统中不仅要考虑一般负荷，同时还要考虑温控设备，可以根据用户的舒适度对温控设备进行合理调度。模型综合考虑微燃机燃料费用、储能损耗费用和弃风惩罚费用等，以经济费用最优为目标，采用粒子群算法求解。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种计及温控设备的社区级微电网经济运行建模及其求解方法，针对含有大量温控设备的社区级微电网，对现有微电网经济运行模型进行了补充，考虑的因素更为全面，该方法可以有效改善含温控设备的社区级微电网最优经济运行成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种计及温控设备的社区级微电网经济运行建模，该微电网中具有微燃机、风电机组、储能设备和热泵，所述社区级微电网经济运行建模的目标函数为：

式中，F为调度周期内总运行成本；C_fuel为调度周期内燃料消耗费用；E_mt(t)为t时段消耗的燃料；f_fuel为单位燃料费用；C_op为调度周期内微燃机开停机费用；f_op(t)为t时段微燃机开停机费用；C_wc为调度周期内弃风费用；E_wc(t)为t时段弃风量；f_wc为单位弃风惩罚费用；C_bat为储能系统损耗费用；同时：

式中，为t时段微燃机发电功率；η_e为微燃机效率；q为天然气热值；x(t)为微燃机状态变量，x(t)＝1表示第n台微燃机开机，x(t)＝0表示第n台微燃机停机；β_n、γ_n、σ_n为第n台微燃机的开机费用系数；t′_n,t为第n台微燃机在t时段前的停运时间；

式中，为风电机组发电功率，通过风机出力模型根据预测的风速计算获得；为微电网能够消耗的风机出力；N_T为调度周期内储能系统充放电次数；N_k铅酸蓄电池在某种充放电深度下的最大充放电循环次数；E_in为微电网中储能设备投资费用；

建立目标函数的约束条件为：

①、电负荷平衡约束

式中，P_wt为风电机组功率；P_mt为微燃机组出力；为储能系统放电功率；为储能系统充电功率；P_l为微网内一般电负荷；P_hp为温控设备需求功率；

②、允许调节温度范围

T_set-δ≤T_t≤T_set+δ

式中，T_set为设定的温度值；δ为考虑用户温度舒适度后，可以调节的温度范围；

温控设备热动态平衡方程，热泵开启时：

热泵关断时：

式中，T_room为室内温度(℃)；C为等值热电容(J/℃)；R为等值热电阻(℃/W)；Q为热功率(W)；T_o为室外环境温度(℃)；t为仿真时刻；Δt为仿真步长；

③、微燃机出力约束

式中，为微燃机在开机状态下，允许的出力最小值；为微燃机在开机状态下，允许的出力最大值；

④、热泵出力约束