[发明专利]光蓄充一体化系统与电网并网运行的控制方法

权利要求书

1.一种光蓄充一体化系统与电网并网运行的控制方法，所述光蓄充一体化系统包括光伏发电装置、光伏蓄电池和用于电动车充电的光伏充电站，所述光蓄充一体化系统形成电力传输的微电网，所述微电网具有充电负荷，所述电网具有基础负荷，所述微电网与所述电网形成并网，所述充电负荷和基础负荷构成所述微电网与电网并网时的总负荷，其特征在于包括以下步骤：

步骤A、以一天24小时为一个周期T，按照分时电价将一天分为峰谷平三个时间段，以每个整点时刻为时间节点，分别设定电价峰时段的集合S₁＝{9,10,11,12,19,20,21,22}，电价平时段的集合S₂＝{13,14,15,16,17,18,23,24}，电价谷时段的集合S₃＝{1,2,3,4,5,6,7,8}；

步骤B、构建所述微电网的多目标优化调度模型

步骤B1、按照峰谷平分为三个时段来建立与峰谷平三个时段关联的两个目标函数，

以所述微电网内负荷峰谷差最小的第一目标函数C₁如下式(1)，

minC₁＝min(maxP_i(t)-minP_i(t))  (1)

式(1)中，P_i(t)是经用户响应后的负荷，表达如下式(2)，

式(2)中，P₀(t₁)、P₀(t₂)、P₀(t₃)分别是电价峰时段、电价平时段和电价谷时段用户响应前的负荷，ΔP_Z(t₁)、ΔP_Z(t₂)和ΔP_Z(t₃)分别是电价峰时段、电价平时段和电价谷时段的转移负荷，ΔP_Z(t₁)是用电负荷高峰削减的负荷，ΔP_Z(t₃)是用电低谷时增加的负荷，ΔP_Z(t₂)＝0；

根据蒙特卡洛法对电动汽车无序充电模拟，可得到电动汽车日充电的负荷，加上电网基础负荷得到用户响应前的总负荷P₀(t)；

以所述微电网内经济运行费用最小的第二目标函数C₂如下式(3)，

式(3)中，C_PV(t)是t时段的光伏发电成本，表达如下式(4)；C_ESS(t)是t时段光伏储能的运维成本，表达如下式(5)；C_G(t)是t时段的购售电补贴，表达如下式(6)；C_L(t)是t时段参与需求响应负荷的转移补贴，表达如下式(7)；

C_PV(t)＝k_PVP_PV(t)  (4)

式(4)中，k_PV是光伏发电成本系数，P_PV(t)是t时段的光伏发电功率；

C_ESS(t)＝k_ESS|P_ESS(t)|  (5)

式(5)中，k_ESS是所述蓄电池的维护系数，P_ESS(t)是t时段所述蓄电池的充放电功率；

C_G＝k_G(t)P_G(t)  (6)

式(6)中，k_G(t)是t时段的售电或购电电价，P_G(t)是t时段所述微电网与电网的交换功率；

C_L＝k_LΔP_Z(t)  (7)

式(7)中，k_L是可转移负荷的补偿费用，ΔP_Z(t)是t时段转移负荷功率；

步骤B2、对所述目标函数构建约束

(1)功率平衡约束如下式(8)，

P_PV(t)+P_G(t)+P_ESS(t)＝P_L(t)+P_EV(t)  (8)

式(8)中，P_G是所述光蓄充一体化设备与电网交换功率，购电为正，售电为负；P_ESS是所述蓄电池的充放电功率，充电为负，放电为正；

(2)光伏发电有功出力约束如下式(9)，

P_pv·min＜P_PV(t)＜P_pv.max  (9)

式(9)中，P_pv·min，P_pv.max分别是所述光伏发电装置的最小功率和最大功率；

(3)蓄电池荷电状态与功率约束如下式(10)-(11)，

|P_ESS(t)|≤P_ess.max  (10)

SOC_min＜SOC(t)＜SOC_max  (11)

式(10)-(11)中，P_ess.max是所述蓄电池的最大充放电功率，SOC(t)是所述蓄电池的荷电状态；

(4)微电网与电网传输容量约束如下式(12)，

|P_G(t)|＜P_Gmax  (12)

式(12)中，P_Gmax是微电网与电网之间的最大交换功率；

(5)转移负荷功率约束如下式(13)，

ΔP_z.min＜ΔP_Z(t)＜ΔP_z·max  (13)

(6)负荷转移总量约束如下式(14)，

步骤C、制定电价三个时段的运行规则

步骤C1、制定电价峰时段的运行规则如下：

1)当光伏发电尚有余力，则余电通过微电网与电网的联络线并网，大小为P_G，此时限定第二目标函数C₂中的P_ESS为0；

2)当所述P_PV不足时，所述P_ESS作为首要备用电源释放电能供给总负荷需求，此时限定蓄电池仅放电，即P_ESS0，微电网与大电网的交换功率为P_G；

3)若所述P_ESS与P_PV仍旧不能满足，微电网通过联络线从电网购电，此时由电网和微电网共同供电，购电大小记为P_G；

步骤C2、制定电价平时段的运行规则如下：

1)当光伏发电出力过剩时，对蓄电池的荷电状态进行监测，若蓄电池电量处于饱和状态，即所述SOC(t)达到SOC_max，此时限定所述P_ESS为0，并将余电通过微电网与电网的联络线并网，交换功率记为P_G；否则将光伏发电供给蓄电池充电至SOC_max，充电结束的余电通过微电网与电网的联络线并网，交换功率记为P_G；

2)当所述P_PV无法满足总负荷需求时，考虑由所述P_ESS与P_PV共同供电，若仍旧不能满足负荷需求，微电网从电网购电，购电量记为P_G；

步骤C3、制定电价谷时段的运行规则

限定所述P_ESS0，若蓄电池的荷电状态未饱和，则所述P_EV、P_L和P_ESS将同时由电网提供,交换功率记为P_G；

步骤D、根据步骤C的三个时段运行规则，采用基于正态分布交叉的非支配排序遗传算法计算一个周期T内的目标函数值

步骤D1、输入改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相关参数；

步骤D2、种群初始化，随机产生初始种群p＝{P_G、P_ESS、ΔP_Z}；

步骤D3、计算第一目标函数C1和第二目标函数C2的函数值,按照计算得到的函数值大小对种群进行非劣排序以及拥挤度计算；

步骤D4、通过锦标赛选择方式根据拥挤在约束度比较算子选择出子代种群Q_n1；

步骤D5、对子代种群Q_n1进行正态分布交叉操作和交异操作得到新的种群Q_n，合井种群N_n＝P_n∪Q_n；

步骤D6、求取种群Q_n中各个体在一个周期T内的第一目标函数C1和第二目标函数C2的函数值，根据计算得到函数值进行快速非支配排序，计算种群中每个个体的拥挤距离；

步骤D7、根据精英策略选取前N个个体产生父代种群P_n+1，若达到结束条件则结束，否则转到步骤D4；

步骤E、根据求得的最优解即可得到所述转移负荷ΔP_Z(t)大小、光伏充电站的购电及蓄电池的出力，将得到的转移负荷ΔP_Z(t)大小、光伏充电站的购电及蓄电池的出力作为所述光蓄充一体化系统与电网并网运行的控制计划并执行。

2.根据权利要求1所述光蓄充一体化系统与电网并网运行的控制方法，其特征在于：所述步骤D1中的相关参数是，遗传代数为1000，染色体长度为40，交叉率为0.8，变异率为0.05。