[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

说明书

本发明公开了一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法。该方法在日前机组组合层，通过求解所建立的日前可控型微电源、储能装置等数学优化模型得到各微源在全天各个时段的启停状态和出力计划值，同时为下面两个阶段留出调节裕度。在经济调度阶段，利用实时点风光荷数据和储能单元的荷电状态、充放电状态、出力值进行各微源出力调整，以满足当前时段的运行要求，同时为AGC层留出裕度。在AGC层，以维持大电网和微网功率交互值恒定为目标，根据秒级实时数据，利用储能装置进行平抑。通过三层能量优化管理，维持微网与大电网在一个经济调度时段的功率交互恒定，迎合大电网的经济调度；同时可以解决微网中的间歇性微源对大电网造成冲击的问题。

技术领域

本发明属本发明属于电力系统的运行、仿真、分析与调度技术领域，具体涉及一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法。

背景技术

微网能量管理是根据系统的电负荷、热负荷需求、大气环境、电网电价、燃气价格等信息，协调微网内的可控型分布式电源和储能等设备，保证微网安全稳定运行，实现微网最优经济运行。微网能量管理系统是微网系统的控制中心，是太阳能、风能等可再生新能源实现有效充分利用的重要保障，同时实现微网系统安全、可靠、高效、经济运行。

微网能量管理系统必须从微网整体出发，综合当地电/热负荷需求、电/气价格、电网的特殊要求、电能质量要求、零售服务要求、需求侧管理等信息作出决策，以决定微网与大电网间的交互功率、各个微电源出力分配及负荷控制命令，实现微网中各分布式电源、储能单元及负荷之间的最佳匹配。

目前，该领域研究尚处于理论研究阶段，暂时没有公认成熟的解决方案。现有研究多集中于微网实时经济运行优化调度，忽视了大时间尺度规划(如日前)对系统运行经济性的影响，缺乏多时间尺度的协调优化；同时现有研究手段也多集中于过于简化的启发式策略和过于复杂的混合整数非线性规划模型，前者无法达到数学上的最优点而无法保证长期运行的经济性，后者求解过程过于复杂且不易寻找到可行解。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法，分为机组组合、经济调度和AGC三个阶段，通过三层能量优化管理，维持微网与大电网在一个经济调度时段的功率交互恒定，这样可以迎合大电网的经济调度；同时作为一个可控“负荷”不会对大电网造成功率冲击，可以避免微网中的间歇性微源对大电网造成冲击，这在大电网中存在多个微网时更有意义。

本发明具体采用的技术方案如下：

一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法，其包括如下步骤：

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。