[发明专利]基于储能电量价值评估的交直流混合微网实时经济调度法

摘要

一种基于储能电量价值评估的交直流混合微网实时经济调度法，包括：首先提出交直流混合微网中储能电量价值的概念，并提出其评估模型；在此基础上，在小时级的一天各时段内建立交直流混合微网实时经济调度模型，该模型通过储能电量价值模型将储能的行为从时间上解耦，从而便于将储能与可控微源成本从同一角度考虑；其次，在各时段内五分钟级的时间尺度上，以实时经济调度的计划运行方案为基础，建立基于储能电量价值模型的交直流混合微网实时不平衡功率调整模型。本发明可以最大程度上将交直流混合微网实时经济调度中储能行为策略制定的主观性消除，从而更加接近最优方案。

主权项

1.一种基于储能电量价值评估的交直流混合微网实时经济调度法，其特征在于，包括如下步骤：1)统计交直流混合微网运行的历史数据，采集气象数据，结合微网历史运行数据对风、光出力及负荷进行预测，得到未来一天的净负荷功率曲线，并建立各时段不计储能出力的综合成本净负荷功率函数；所建立的各时段不计储能出力的综合成本净负荷功率函数为：其中，Ch(P)为峰时的综合成本功率函数，Cm(P)为平时的综合成本功率函数，Cl(P)为谷时的综合成本功率函数，qt为t时段的电价；2)分别将燃料电池和微燃机燃料成本曲线线性化，并将环境成本与运行维护成本线性化，得到燃料电池和微燃机的综合成本系数；所述的燃料电池综合成本系数CFC和微燃机的综合成本系数CMT分别为：其中，为线性化之后的微燃机的燃料成本功率函数的斜率，为线性化之后的燃料电池的燃料成本功率函数的斜率；γ_MT为微燃机的运行维护成本系数，γ_FC为燃料电池的运行维护成本系数；N_MT为微燃机的排放污染物种类、N_FC为燃料电池的排放污染物种类，微燃机第θ种污染物的排放系数，为燃料电池的第θ种污染物的排放系数，c^θ为第θ种污染物的单位排放量治理费用；η_MT为连接交流母线和微燃机的换流器的效率，η_FC连接直流母线和燃料电池的换流器的效率；3)定义任意时段储能电量价值为：储能可用电量通过在满足一定约束下调节在未来各时段综合成本功率曲线的运行点，所得到的最大收益，建立最大化收益的数学模型对储能电量价值进行求解；所述的最大化收益的数学模型如下：其中，G^k为k时段储能电量总价值；为t时段储能出力，大于零时为放电；为k时段储能电量；分别为储能电量下限和上限；Δt是时段长；D_SB为储能自放电系数，Q_SB为储能容量；分别为储能出力下限和上限，下限绝对值表示储能充电功率的上限；T为一天时段数，P^t为t时段净负荷功率；4)根据各微源的综合成本并考虑步骤3)求解出的任意时段内储能电量价值，建立最小化交直流混合微网运行费用的数学模型；所述的最小化交直流混合微网运行费用的数学模型包括目标函数和约束条件，其中：目标函数为：约束条件为：目标函数中，为任意k时段储能内电量价值，通过将k时段储能电量总价值G^k对k时段储能电量求导得到；F^k为k时段交直流混合微网实时经济调度的目标；f_MT()、f_FC()分别为微燃机和燃料电池的燃料成本函数；β为负荷中断补偿系数，为k时段负荷中断容量；N为排放污染物种类，为第i种可控微电源的第θ种污染物的排放系数；γ_m为第m台设备的运行维护成本系数；当为负时表示储能正在充电；为k时段向外网购电功率；为k时段微燃机出力，为k时段燃料电池出力；q^k为k时段的电价；约束条件中，P^k为k时段总净负荷功率，包括交流侧净负荷和直流侧净负荷为双向功率变换器功率传输上限；为k时段交流侧风力发电功率，为k时段直流侧光伏发电功率；为微燃机出力上限，为燃料电池出力上限；为向外网购电功率上限，为可中断负荷容量上限；为k时段交直流混合微网网损，表达式如下：式中：S_ac为交流侧各设备与交流母线之间的馈线集合，包含微燃机、风力发电、交流侧负荷以及与外网之间的连接馈线，为在k时段馈线l₁传输的有功功率，为在k时段馈线l₁传输的无功功率，为馈线l₁的电阻，U_N,ac为交流侧母线额定电压，S_dc为直流侧各设备与直流母线之间的馈线集合；为在k时段馈线l₂传输的有功功率，为馈线l₂的电阻，U_N,dc为交流侧母线额定电压；5)当在小时级的时间尺度内进行交直流混合微网实时经济调度之后，在五分钟级内以该时段内实时经济调度制定的出力计划为基础进行不平衡功率调整，当不平衡功率小于零时，采用高估模型；当不平衡功率大于零时，采用低估模型；其中：所述的高估模型包括目标函数和约束条件：目标函数为约束条件为式中：为k时段高估模型的目标函数；在高估模型中，ΔP_grid、ΔP_MT、ΔP_FC、ΔP_cut和ΔP_SB为可控变量，大于零时表示增大操作；ΔP_grid为向外网购电功率增量，ΔP_MT为微燃机出力增量，ΔP_FC为燃料电池出力增量，ΔP_cut为负荷中断增量，ΔP_SB为储能出力增量；ΔP_cut,ac为交流侧负荷中断增量，ΔP_cut,dc为直流侧负荷中断增量；为k时段风力发电高估量；为k时段光伏发电高估量，为k时段不平衡功率；表示微燃机燃料成本曲线对微燃机出力的导函数在k时段小时级微燃机计划出力时的值，表示燃料电池燃料成本曲线对燃料电池出力的导函数在k时段小时级燃料电池计划出力时的值；所述的低估模型包括目标函数和约束条件：目标函数为约束条件为式中：为k时段低估模型的目标函数；δ_MT和δ_FC分别为微燃机爬坡率和燃料电池爬坡率； 在低估模型中，可控变量大于零表示减小操作；ΔP_grid、ΔP_MT、ΔP_FC、ΔP_cut和ΔP_SB为可控变量，大于零时表示减小操作；ΔP_grid为向外网购电功率减量，ΔP_MT为微燃机出力减量，ΔP_FC为燃料电池出力减量，ΔP_cut为负荷中断减量，ΔP_SB为储能出力减量。