[发明专利]基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度

权利要求书

1.一种基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤10)获取不确定性的预测参数，分配各个偏差区间的不确定性时段预算数；

步骤20)基于步骤10)的不确定性的预测参数和不确定性时段预算数构造多区间不确定性集；

步骤30)获取交直流微网中各单元的运行成本系数和运行限值，基于步骤20)构造的多区间不确定性集建立交直流微网的鲁棒经济调度模型；

步骤40)求解鲁棒经济调度问题：利用列约束生成算法迭代求解所述交直流微网的鲁棒经济调度模型形成的优化问题，获得交直流微网的鲁棒运行计划；

所述步骤10)中获取的不确定性的预测参数包括不确定性的预测标称值、不确定性的总时段预算数、不确定性的预测偏差区间数、各个偏差区间的发生概率、各个偏差区间的预测上偏差值和下偏差值，将所获取的不确定性的预测参数代入下式，计算出各个偏差区间的不确定性时段预算数，即实现了将不确定性的总时段预算数分配到各个偏差区间：

式中，b表示第b个预测偏差区间，N_b为不确定性的预测偏差区间数，为源荷不确定性的单元；和为单元在第b个和第b+1个预测偏差区间分配得到的不确定性时段预算数；为t时段单元在第b个预测偏差区间的预测上偏差值；为t时段单元的最大预测上偏差值；为单元的不确定性总时段预算数；和表示第b个和第b+1个预测偏差区间的发生概率；WT、PV、LA、LD分别为交直流微网中的风机、光伏、交流负荷、直流负荷。

2.根据权利要求1所述的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，所述步骤20)的具体流程为：

式中，为单元的多区间不确定性集；和分别是t时段单元的运行功率实际值和不确定性预测标称值；为t时段单元在第b个预测偏差区间的预测下偏差值；和分别为t时段单元在第b个预测偏差区间的上偏差引入参数和下偏差引入参数；N_t为一个调度周期总时段数；为一个调度周期单元的总偏差功率与不确定性预测标称值总额的误差范围。

3.根据权利要求2所述的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，所述步骤30)中，各单元的运行成本系数和运行限值包括与柴油发电机、储能、双向换流器、风机、光伏及交直流负荷相关的所有的成本系数和运行限值，交直流微网的鲁棒经济调度模型包括目标函数和约束条件，将成本系数、运行限值和步骤20)所构造的多区间不确定性集代入下式中建立交直流微网的鲁棒经济调度模型的目标函数：

式(6)为该交直流微网的鲁棒经济调度模型的目标函数，式(6)中的成本相关项分别根据下式计算得到：

式中，和分别为柴油发电机的启动、关停和燃料成本；和分别为柴油发电机的启动、关停和燃料成本系数；和分别为柴油发电机、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本；和分别为柴油发电机、储能、双向换流器、风机和光伏的运行维护成本系数；为负荷切除停电惩罚成本；为负荷切除停电惩罚成本系数；为储能损耗成本；为储能损耗成本系数；I_DE,t为t时段柴油发电机的启动标志位，1表示柴油发电机在t时段被启动，0表示未被启动；M_DE,t为t时段柴油发电机的关停标志位，1表示柴油发电机在t时段被关停，0表示未被关停；U_DE,t表示t时段柴油发电机的运行状态，取值为1时表示柴油发电机在t时段处于开机状态，取值为0时表示处于停机状态；a_DE和b_DE为柴油发电机的油耗特性成本系数；P_DE,t为柴油发电机在t时段的运行功率；为柴油发电机的额定功率；是t时段双向换流器正向换流运行状态标志位，1表示t时段存在正向换流，0表示不存在正向换流，是t时段双向换流器负向换流运行状态标志位，1表示t时段存在负向换流，0表示不存在负向换流；为双向换流器在t时段从交流母线到直流母线的正向换流功率；为双向换流器在t时段从直流母线到交流母线的负向换流功率；P_WT,t和P_PV,t分别是风机和光伏在t时段的发电功率；和分别表示t时段交流区被切除的负荷功率和直流区被切除的负荷功率；和分别为储能在t时段的充电功率和放电功率；

交直流微网的鲁棒经济调度模型的约束条件为：

0≤P_WT,t≤w_WT,t,0≤P_PV,t≤w_PV,t (11)

I_DE,t+M_DE,t≤1,I_DE,t-M_DE,t＝U_DE,t-U_DE,t-1 (14)

式(11)为风机和光伏的发电功率约束；式(12)-(14)为柴油发电机的最小持续开机时间、最小持续关机时间和最大持续开机时间约束，和分别为柴油发电机的最小持续开机时段数限值、最小持续关机时段数限值和最大持续开机时段数限值；式(15)为柴油发电机运行功率上下限及爬坡速度约束，和为柴油发电机开机状态下运行功率的上限值和下限值，和为柴油发电机的单位时段内下爬坡和上爬坡的速率限值；式(16)-(17)为储能最大充放电功率和储能荷电状态约束，和为储能的最大充电和放电功率限值，SOC^max和SOC^min为储能允许荷电状态的上下限值，SOC₀和SOC_Nt为储能在调度周期的始末荷电状态限值，η_C和η_D为储能充放电效率；Δt为调度时段间隔；式(18)-(19)为双向换流器的换流功率及功率波动约束，和表示正向换流和负向换流的运行功率限值，和表示双向换流器在相邻时段功率波动的下限值和上限值；式(20)为各时段交直流被切除负荷运行功率约束，和是t时段交流和直流最大的可切除负荷功率限值；式(21)-(22)为直流区和交流区的功率平衡约束，和为双向换流器的正向和负向换流效率限值。

4.根据权利要求3所述的基于多区间不确定性鲁棒优化的交直流微网经济调度方法，其特征在于，所述步骤40)的具体内容包括：

步骤401)：将式(6)-(22)表示的鲁棒经济调度模型写成以下矩阵表示形式：

s.t.Ax≤b,x∈{0,1} (24)

Cy≤f-Ex-Fu (25)

式中，x表示鲁棒经济调度模型的第一层0-1优化变量，y表示第三层连续变量，u为第二层的不确定性变量；式(24)表示仅与x相关的约束条件，式(25)表示与x，y，u相关的约束，c和d均为目标函数中的常数矩阵；A、b、C、f、E和F均为约束中的常数矩阵；

步骤402)：基于步骤401)中矩阵表示的交直流微网的鲁棒经济调度模型，采用列约束生成算法将该模型的min-max-min形式的三层优化问题转化为包含主问题和子问题的两阶段优化问题，并利用整数优化建模工具箱YALMIP调用求解器SCIP迭代求解子问题和主问题，获得交直流微网的鲁棒运行计划。