[发明专利]微电网中涉及时间相关可再生能源的发电调度技术

说明书

本发明公开了一种微电网中涉及时间相关可再生能源的发电调度技术，主要用于解决微电网中能源生成的高成本问题。为了解决太阳能发电的随机性、间断性、不稳定性的特点，本发明设计了一个新颖灵活的不确定模型，通过太阳能发电量的历史数据获取均值和二阶矩信息，由此定义了一个矩统计不确定集来限制太阳能真实发电量的波动，并且考虑了太阳能发电量的时间相关性，最后设计出节能的发电调度策略，尽可能多地使用电池为用户供电，以求消耗最少的电费，达到节约能源和保护环境的目的。

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，具体涉及一种微电网中涉及时间相关可再生能源的发电调度技术。

本发明公开了一种微电网中涉及时间相关可再生能源的发电调度技术，主要用于解决微电网中能源生成的高成本问题。本发明考虑到微电网的两大特点，一是集成了大规模的可再生能源，即部署了大量的太阳能光伏电池板，可由太阳能供电，二是配备了储电系统(电池)，即可以存储太阳能的发电量，并且太阳能产出的电量将优先为电池充电，除了电池，微电网还可通过自身配备的发电机为家庭用户供电。微电网必须经济可靠地为用户供电以满足用户需求，同时还要通过合理的发电调度技术来最小化发电成本。

背景技术

电网正通过大量使用分布式发电机进行重组，以使发电更加环保和经济。随着微电网“即插即用”的基本结构的普及，未来电网也将朝此方向发展和演变。微电网可以并网方式运行，即允许从电网输入电力，也可以孤岛方式运行，即与上游电网隔离，并在需要时利用其本地发电机作为电源为用户供电。

随着人们用电量的飞速增长，实现经济可靠的电力供应的能源生产调度俨然成为微电网的重要组成部分。微电网的两大特点是大规模可再生能源的利用和配备有储能系统，然而，这些特点在给微电网带来巨大经济和环保效益的同时，也给微电网智能控制策略的设计带来了巨大挑战。传统的发电调度方案通常基于能源生成的高度可预测性，即传统电网发电量的多少是可预测和可控制的，而对于使用可再生能源这一高度不稳定且难以预测的发电方式时，传统的发电调度方案毫无用武之地。尽管储能一体化技术可在一定程度上缓解可再生能源的波动性带来的不确定性问题，但整个系统的运行调度还是很复杂。由于这些独特的挑战，为微电网设计稳健且具有高成本效益的能源生产调度方案仍然是一个悬而未决的问题。

为了减轻微电网对传统电网的过度依赖并减少环境污染，可再生能源现已被大规模集成到微电网中，如太阳能发电等。由于太阳能的发电量与天气、温度、时间和地理位置等有关，具有很大的波动性和随机性，针对太阳能发电不稳定的特性，国内外处理太阳能发电量这一随机变量的方式主要有两大类，一类是随机优化，该方法需要事先获得随机变量的分布函数，然后不断抽样求解，费时费力，适合计算量小和简单的场景，而实际场景中，很难准确获得随机变量的分布函数；另一类是鲁棒优化，该方法最大的优点是不需要随机变量分布函数的信息，而是通过定义一个不确定集，随机变量可在不确定集一个规定的范围内波动，考虑了最坏情况下的最优解，最大程度上贴近了实际场景，具有很大的灵活性和可控性。

本发明的目的和意义在于，利用鲁棒优化的上述优势，将太阳能的引入由理想变为现实，通过对太阳能发电量这一随机变量的处理，化随机为确定，使得微电网不再单独依赖于传统电网，在此基础上利用节能的发电调度技术，将太阳能发电技术和微电网本身配备的发电机发电技术有机结合在一起，为微电网的发电过程制定节能环保的调度方案。与以往的技术相比，本发明最大的优势就是不需要事先知道太阳能发电量的具体分布函数，而是通过历史数据的均值和二阶矩信息，定义了一个矩统计不确定集来限制太阳能发电量真实分布的波动，该不确定集不仅包括了太阳能发电量的很多详细信息，还考虑了太阳能发电量的时间相关性，然后通过机会约束和鲁棒优化方法转化和解决了太阳能发电量的子问题，最后通过分支定界法求解了最小化发电成本的整数规划主问题。通过收集真实数据进行实验，结果表明本发明可以动态调节电池充放电约束的松紧度来控制系统的鲁棒性，该约束越松，微电网的总发电成本越低，并且太阳能发电量的时间相关性的数量也对发电成本有影响，最优决策是在8小时内利用太阳能发电量的时间相关信息来制定调度策略。综上所述，本发明可以切实为构建一个绿色节能的微电网系统提供一些参考建议。