[发明专利]一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法

权利要求书

1.一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：根据微网内可控型微源的特性，将其成本-出力曲线的非线性函数进行分段线性化；

第二步：在日前层中，将未来一天24h的微网运行划分为多个等间隔时段，采用30mins为时间间隔，以微网全天24h总运行成本最小为目标，其中所有可控型微电源使用分段线性化模型，将此日前机组组合问题建模成一个混合整数线性规划问题进行求解，得到各个时段可控型微源的机组启停计划；由于需要利用储能装置进行实时功率波动平抑，日前层建立的数学模型把储能装置设为始终开机状态，优化结果给出其在各个时段的充放电状态和功率输出计划值；

第三步：在调整层中，在当前经济调度周期中，根据日前计划制定的日前机组启停优化方案的开停机结果，实时监测储能装置的SOC值，考虑为AGC层留出裕度，进行单一时段的经济运行成本最低的目标函数优化，得到各可控型微源此短时段的具体出力值、储能的初始出力以及AGC层需要维持恒定的微网与大电网交互功率值；

第四步：在AGC层中，利用监测到的秒级实时风光荷功率大小，计算净负荷值，反馈给储能装置，实时调整储能装置的出力，以平抑不平衡功率波动，继而维持微网与大电网交互功率恒定；

第五步：在下一经济调度周期，重复第三步和第四步，不断利用储能装置进行不平衡功率波动平抑；

所述的第二步中日前机组组合问题的混合整数线性规划问题的形式为：

min f(x,u)

式中：R为实数集；h(x,u)为等式约束；g(x,u)为不等式约束，g为约束下限，为约束上限，x为连续优化变量，u为离散优化变量；

数学模型中的符号定义如下：S_T为全天各时段集合；S_G为可控型微电源集合；S_S为储能装置集合；为可控型微电源成本-出力曲线第k分段的线性化参数，为第k时段的斜率，为可控型微电源分段曲线第k时段的功率，为对应的成本；k指可控电源分段曲线的段数编号；为可控型微电源分段曲线第k段的取值，L_Gi为可控型微电源成本曲线分段数；为可控型微电源开机成本；为可控型微电源有功出力；为可控型微电源工作状态，表示停机，表示开机；为可控型微电源开始开机标记位，为可控型微电源开始关机标记位；为可控型微电源分段曲线归属状态，微电源有功出力所在的曲线分段状态值为1，其余曲线分段状态值为0；为储能装置充电功率，为储能装置放电功率，为储能装置的荷电状态；分别为储能装置的充电状态、放电状态；为储能装置开始充电标记位，为储能装置开始放电标记位；为微网从大电网接受的功率值，为微网向大电网发送的功率值；为微网向大电网接受功率状态，为微网向大电网发送功率状态；分别为可控微电源开机成本、关机成本；K_OMi为可控型微电源运行维护成本；c_Si+、c_Si-分别为储能装置充电成本系数、放电成本系数，为储能装置充放电循环成本系数；分别为微网向大电网买电价格、卖电价格；

连续优化变量x和离散优化变量u，分别定义为：

目标函数f(x,u)定义为：

其中f_Gi(x,u)、f_Si(x,u)、f_grid(x,u)分别为可控电源的成本、储能设备的成本、微网与外部大电网功率交易产生的成本：

等式约束包括1.1)～1.5)：

1.1)功率平衡约束满足：

其中，S_I为不可控电源集合，S_L为微网内部负荷集合；为不可控电源出力，为微网内部负荷功率；

1.2)可控电源分段运行归属标记位互斥条件满足：

i∈S_G,t∈S_T

1.3)可控电源出力定义满足：

i∈S_G,t∈S_T

1.4)储能装置的荷电状态定义满足：

i∈S_S,t∈S_T

其中ΔT代表一个第二层-经济调度层的周期时间长度；

1.5)储能装置始终为开机状态约束满足：

i∈S_S,t∈S_T

由于AGC层需要用储能装置平抑功率波动，所以在日前计划中，将储能装置状态定为始终开机；

不等式约束包括2.1)～2.10)：

2.1)微网功率备用约束满足：

其中R_percent代表负荷有功备用率；表示微网从大电网接受功率的限制；

2.2)可控电源分段出力值定义满足：

i∈S_G,t∈S_T,k＝1...L_Gi

2.3)可控电源输出功率约束满足：

i∈S_G,t∈S_T

其中，分别代表了可控电源出力上下限；

2.4)可控电源有功爬坡率约束满足：

i∈S_G,t∈S_T

其中ΔP_Gi、代表可控微电源出力变化率的界限；

2.5)可控电源开始开机/停机的标记位定义满足：

i∈S_G,t∈S_T

i∈S_G,t∈S_T

2.6)储能装置的出力限值满足：

i∈S_S,t∈S_T

i∈S_S,t∈S_T

其中，分别代表储能装置充电功率的实际下限、上限；分别代表储能装置放电功率的实际下限、上限；ΔP_Si+代表储能装置为ED层和AGC层留出的充电功率下限的裕度值，代表储能装置为ED层和AGC层留出的充电功率上限的裕度值；ΔP_Si-代表储能装置为ED层和AGC层留出的放电功率下限的裕度值，代表储能装置为ED层和AGC层留出的放电功率上限的裕度值；

2.7)储能装置的开始充电/放电的标记位定义满足：

i∈S_S,t∈S_T

i∈S_S,t∈S_T

2.8)储能装置的荷电状态限值满足：

i∈S_S,t∈S_T

其中，代表储能装置在t时段的荷电状态；E_i、分别代表储能装置荷电状态的下限、上限；ΔE_i代表储能装置为ED层和AGC层留出的荷电状态下限的裕度值，代表储能装置为ED层和AGC层留出的荷电状态上限的裕度值；

2.9)外部电网接入容量约束满足：

t∈S_T

t∈S_T

其中，代表微网向大电网接受功率的实际上限，代表微网向大电网发送功率的实际上限；表示为ED层和AGC层留出的微网从大电网接受功率的裕度值，表示为ED层和AGC层留出的微网从大电网发送功率的裕度值；

2.10)微网向外部电网买卖电状态互斥约束满足：

t∈S_T。