[发明专利]一种含多微网主动配电系统分散协同经济调度方法

权利要求书

1.一种含多微网主动配电系统分散协同经济调度方法,其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)建立分布式电源优化运行模型，求解最优调度模型，计算微网节点电价；

考虑微网中微型燃气轮机、燃料电池、储能设备的出力特性和耗能特性以及风电、光伏的随机出力特性，采用原对偶内点法计算出微网各节点电价；

步骤(2)设计多微网分散协同优化调度框架，并以此确定各分布式电源出力大小；

根据步骤1中计算得到的微网节点电价，设计一种分散协同调度框架，得到联络线上的交换功率和各分布式电源的出力大小，实现多微网系统经济最优运行；

步骤(3)研究考虑多微网接入影响的主动配电系统优化调度模型及其求解方法；

在步骤2的基础上，建立考虑多微网接入影响的主动配电系统优化调度模型，实现多微网系统接入配电系统后的安全经济运行。

2.根据权利要求1所述的一种含多微网主动配电系统分散协同经济调度方法,其特征在于步骤(1)是通过下述方式实现的：

1-1.设计各分布式电源经济调度优化模型，包括微型燃气轮机、燃料电池和储能设备；具体实现方式如下:

a)微型燃气轮机优化模型

在一个调度时间段Δt内，作如下假设：微型燃气轮机的有功出力恒定，取Δt为1h来分析；微型燃气轮机发电过程中的燃料消耗费用计算公式为：

CMT=Cng×1LHVng×PMTηMT×Δt---(1)]]>

式中C_ng为天然气价格，取2.5元/m³；LHV_ng为天然气低热值，取9.7kW·h/m³；P_MT为燃气轮机输出的电功率；η_MT为燃气轮机的发电效率，其函数值与P_MT大小有关；

b)燃料电池优化模型

燃料电池发电过程中的燃料消耗费用计算公式为

CFC=Cng×1LHVng×PFCηFC×Δt---(2)]]>

式中P_FC、η_FC分别为燃料电池的输出功率与输出效率；

c)储能设备优化模型

储能设备的荷电状态是指电池剩余电量和电池标称总容量的比值；在某一时刻t的荷电状态计算公式为：

C_SOC(t)＝C_SOC(t-1)-P_b(t)/η_b-α_BC_B(3)

式中：C_SOC(t)为t时刻蓄电池的剩余电量；P_b(t)为t时刻ES的充放电功率；η_b为ES充、放电效率，取0.95；α_B为ES每小时的自放电比例，取0.01；C_B为ES的总容量；ES每次充放电会对其寿命造成损伤，在不同的蓄电状态下，充放电功率大小会对蓄电池寿命折损产生不同的效应；ES在一个调度时间段Δt内充放电成本折旧计算公式为：

C_ES＝σP_b(t)Δt(4)

式中：σ为充放电折旧系数；

1-2.建立多微网经济调度模型，计算微网节点电价，具体实现方式如下：

构建的经济调度模型目标函数为微网系统运行费用最低：

Min C_MT(t)+C_FC(t)+C_ES(t)+C_B(t)(5)

其中C_MT(t)、C_FC(t)、C_ES(t)分别为t时刻微型燃气轮机、燃料电池的燃料成本和储能设备的折损成本，可分别由(1)(2)(4)式计算得到；C_B(t)为微网与外网的电能交易成本，正值为从外网购电，负值为向外网售电；约束条件包括：

ΣNGPGi-ΣNDPDj+ΣNWPWk-Loss=0---(6)]]>

P_MT(t)-P_MT(t-1)≤R_up,MT(7)

P_MT(t-1)-P_MT(t)≤R_down,MT(8)

CSOCmin≤CSOC(t)≤CSOCmax---(9)]]>

P_Gi^min≤P_Gi(t)≤P_Gi^max(10)

其中，NG、ND、NW分别为微源、节点和联络线数目，P_Gi为分布式电源i的出力，P_Dj为节点j的负荷大小，P_Wk为联络线k向微网的功率输入，Loss表示系统网络损耗，由潮流计算得到；R_up,MT、R_down,MT分别为微型燃气轮机组一个调度时间段内的增加、降低功率的限值；式(9)为蓄电池的容量约束，最大、最小和初始容量分别取100％、30％、70％；式(10)为微型气轮机、燃料电池和储能设备出力上下限约束；

采用原对偶内点法求解微网经济调度模型，并以此求出节点电价；首先定义引入l₁>0,u₁>0；l₂>0,u₂>0；l₃>0,u₃>0；l₄>0,u₄>0，分别为不等式约束条件(7)-(10)的松弛变量，将其转换为等式约束条件：

PMT(t)-PMT(t-1)+u1-Rup,MT=0PMT(t-1)-PMT(t)+u2-Rdown,MT=0CSOC(t)+u3-CSOCmax=0CSOC(t)-l1-CSOCmin=0PGi(t)+u4-PGimax=0PGi(t)-l2-PGimin=0---(11)]]>

引入障碍函数项，得到扩展的目标函数：

F=CMT(t)+CFC(t)+CES(t)+CB(t)-μ(Σi=1rlnli+Σi=1rlnui)---(12)]]>

其中μ＞0为障碍因子；引入潮流方程拉格朗日乘子λ以及不等式约束上下限的对偶变量z,w得到如下的拉格朗日函数：

L=F-λT(Σi=1NGPGi-Σj=1NDPDj+Σk=1NWPWk-Loss)-zT(CSOC(t)-l1-CSOCmin+PGi(t)-l2-PGimin)+wT(PMT(t)-PMT(t-1)+u1-Rup,MT+PMT(t-1)-PMT(t)+u2-Rdown,MT+CSOC(t)+u3-CSOCmax+PGi(t)+u4-PGimax)---(13)]]>

根据节点电价的定义对式(13)中的P_D求偏导得到节点i的节点电价为

ρi=∂L∂PDi|*---(14)]]> 2

其中*表示最优解点；根据K-T最优性条件和牛顿法求解非线性方程组可以得到方程的最优解，从而得到节点电价；原对偶内点算法和对偶变量初值的选取要恰当，需要在每次迭代中选取一定的迭代步长，本发明中原步长和对偶步长采用下式确定：

TP=0.9995min(min(-li/Δli;Δli<0;-ui/Δui;Δui<0);1)TD=0.9995min(min(-zi/Δzi;Δzi>0;-wi/Δwi;Δwi<0);1)---(15).]]>