[发明专利]小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法

说明书

本发明提供一种小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法，包括：建立各个泵站对应的第一单泵站调度优化模型；建立与泵站群对应的小流域泵站群分层交互式调度架构；建立小流域泵站群分层分布式协同调度优化模型；基于小流域泵站群分层分布式协同调度优化模型，对小流域的泵站群进行调度。本发明能够使每个泵站能够独立自主的管理各水泵机组和光伏发电系统，仅通过泵站群调度层分享关键信息，从而解决泵群中央控制系统和各泵站控制器间需要交换大量的决策变量信息的问题，减少大规模泵站群调度优化时泵站间的信息交换量，使得泵站群拥有更低的运行成本。

技术领域

本发明涉及新能源发电与智慧能源调度领域，尤其涉及一种小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法。

背景技术

随着新能源发电、储能、信息通信等技术的不断发展，形成了集电力生产、传输、存储、消费和控制一体的智慧能源系统。小流域内各处分布的大量泵站的屋顶、渠道的边坡和弃土区等都有较多的闲置空间，可以利用起来布置光伏发电系统，建设成含智慧能源系统的智慧泵站，实现小型泵站电力产供销一体化。此外，光伏发电高峰期与每年的用水高峰期较为吻合，泵站全运转可全部消纳光伏发电量，将为泵站每年节省不少的电费支出，同时多余的电量也能为泵站管理者带来额外的收入。但当泵站群发挥灌溉抽水功能时，小流域智慧泵站群在各个时段的抽水流量存在上限约束，考虑分时电价后，各个泵站会集中在低电价时段和光伏出力高峰时段抽水，导致该时段的抽水流量越限，从而影响小流域下游的用水。

为了约束泵站群在各时段的抽水流量，传统策略采用集中式优化方法将各时段的抽水流量约束在一定范围内，但集中式优化方法要求泵站群中央控制系统掌握各个泵站所有水泵机组和光伏发电系统的运行状态，并涉及到大量的决策变量和约束条件，泵群中央控制系统和各泵站控制器间需要交换大量的决策变量信息，增加了泵站群通信系统的负担。因此，有必要研究减少大规模泵站群调度优化时泵站间的信息交换量的方法。

发明内容

本发明实施例提供一种小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法，能够针对小流域大规模智慧泵站群的协同调度优化复杂度高的问题，考虑小流域泵站群的布局特点，泵站群调度层和泵站调度层分别负责泵站群的全局优化和局部优化，使每个泵站能够独立自主的管理各水泵机组和光伏发电系统，仅通过泵站群调度层分享关键信息，从而解决泵群中央控制系统和各泵站控制器间需要交换大量的决策变量信息的问题，减少大规模泵站群调度优化时泵站间的信息交换量，使得泵站群拥有更低的运行成本。

第一方面，本发明实施例提供一种小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法，应用于小流域泵站群的调度，包括：

所述小流域智慧泵站群的分层包括：泵站群调度层与泵站调度层，所述泵站群调度层与所述泵站调度层通信连接，所述小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法包括以下步骤：

以最小化日前调度成本为第一目标函数，所述泵站群中各个泵站自身约束为第一约束条件，建立各个泵站对应的第一单泵站调度优化模型；

以泵站群的日运行成本最小化为第二目标函数，泵站群中各个泵站自身约束和小流域抽水流量约束为第二约束条件，建立泵站调度层的小流域泵站群分布式协同调度优化模型，其中，所述第二目标函数为各个泵站对应的第一目标函数总和，所述第二目标函数经拉格朗日分解得到第三目标函数和第四目标函数，所述泵站调度层的小流域泵站群分布式协同调度优化模型负责对各个泵站的抽水流量进行优化，并通过所述小流域泵站群分布式协同调度优化模型计算各个泵站的功率缺额或功率盈余；

根据所述各个泵站的功率缺额或功率盈余，调度泵站与电网的功率交易、泵站与泵站间的功率交易，以最小化泵站群日运行成本为第五目标函数，泵站群功率平衡约束为约束条件，建立泵站群调度层的调度优化模型，其中，所述泵站群调度层的调度优化模型用于优化各个泵站对应的第一调度优化结果，所述第一调度优化结果包括泵站与电网的功率交易优化值、泵站与泵站的功率交易优化值；