[发明专利]一种基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置方法

说明书

本发明公开了一种基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置方法，步骤如下：1以离网状态下的多能互补微网系统的储能配置的经济性为目标，考虑最大出力功率约束及爬坡率约束等，构建上层优化模型。2并网状态下的多能互补微网系统的经济性和环保性为目标，考虑功率平衡约束、功率约束等各种因素，构建下层优化模型。再利用随机加权法对双目标问题进行单目标化处理。3对于上层和下层优化模型得到的适应值进行归一化处理，便于加权计算最终结果。本发明同时考虑多能互补系统离网模式下的储能配置需求以及并网模式下的运行状态，有助于提高储能和容量配置的有效性、经济性，建立了综合考虑离网和并网运行模式的微网储能优化配置模型。

技术领域

本发明涉及多能互补微网技术领域，特别涉及一种基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置方法。

背景技术

随着我国经济发展，传统粗放经济发展方式的能源利用效率低、污染严重、结构不够合理等问题越发明显。多能互补微网系统将多种分布式电源、负荷、储能元件结合在一起，同时向用户提供电、热、冷能，实现了冷热电联产(Combined Cooling,Heating andPower，CCHP)。但同时，微源出力特性的不确定、微网的运行模式切换等过程也给系统的稳定运行及其电能质量造成了很大影响，容易引起电网电压、频率波动，影响用户及电网的正常运行。储能装置的引入，有助于优化多能互补微网系统中微源配置，降低其装机及发电成本，提高电力系统设备的利用效率；有助于提高系统运行的稳定性。

微网离网运行状态下，配置储能装置有助于降低运行成本、提高供电的可靠性。但目前市场上适用于微网系统的储能元件，其成本通常较高，因此在离网运行状态下储能容量配置的研究中，需要考虑到分布式电源及储能装置之间的容量匹配。对于并网运行模式下的多能互补微网系统，通过配置一定容量的储能装置，可以提高微网运行性能，维持电能的电压、频率稳定；实现对负荷的削峰填谷；提高微网的供电可靠性等。

针对以蓄电池为储能设备的多能互补微网，同时考虑离网状态下的微网供电需求及并网模式下系统的优化运行，建立了基于综合性能最优的多能互补微网储能双层优化配置模型，并提出了求解方法。

双层优化理论：最初由J.Bracken和J.McGill于1973年推导出来并且进行严格定义。目前该理论在电力系统主要应用于输电能力评估、无功优化、发电商最优供给函数、分布式发电系统准入功率极限计算等方面。其基本结构为：上层优化确定最优解，下层优化在上层模型的基础上确定最优解取值，然后将下层优化结果返回到上层，通过迭代得到上下层优化的最优解及其对应的最优值。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置方法，实现的目的之一是有助于提高储能配置的有效性以及容量配置的经济性，基于双层优化模型理论，建立了综合考虑离网和并网运行模式的微网储能优化配置模型。以离网运行模式下的储能配置优化作为上层优化目标，以并网运行模式下系统运行优化为目标构建下层模型，通过往复迭代得到储能配置的优化结果。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置方法，包括以下步骤：

(1)以离网状态下的多能互补微网系统的储能配置的经济性为目标，考虑最大出力功率约束及爬坡率约束等，构建上层优化模型，包括如下步骤：

(1-1)综合考虑离网运行模式下，储能设备的年平均化成本C_BSE与并网运行状态下的优化目标成本f归一化后的最小成本min F，通过线性加权的方式作为目标函数，表示如下：

minF＝ρ₁·C_BSE+ρ₂·f

C_BSE＝(C_iv+C_we)·k_de·n·g