微电网的多目标调度方法、系统、设备及可存储介质与流程

本发明涉及微电网技术领域，更具体的说是涉及一种微电网的多目标调度方法、系统、设备及可存储介质。

背景技术：

微电网(micro-grid)也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

微电网的出现，伴随可能会出出现孤岛效应，孤岛效应是指当电网因电气故障、自然因数或者误操作而发生停电中断时，各用户端的光伏发电系统没有及时检测出停电状态并脱离市电网络，而是继续保持向电网输送电能，同时与负载形成独立的公共电网无法控制的自给自足的供电孤岛；

孤岛效应不仅给整个电网带来安全险患，同时会降低整个光伏并网发电系统的工作效率，使输出功率无法达到额定功率，增加成本等问题。

因此，如何提供一种微电网的多目标调度方法、系统、设备及可存储介质是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种微电网的多目标调度方法、系统、设备及可存储介质，本发明采用根据故障信息切换成孤岛模式，防止孤岛效应带来的危害，根据主电网的切断重新分配输出功率，并且考虑经济成本，得到最优调度方案。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微电网的多目标调度方法，具体步骤如下：

构建微电网功率模型，根据馈线的故障信息确定微电网模式；

根据微电网模式，构建经济调度模型，根据重要度大的影响因素确定各输出设备权重；

根据所述权重确定多目标调度的目标函数；

求解多目标调度的目标函数，对微电网供电进行调度。

优选的，在上述的一种微电网的多目标调度方法中，所述微电网功率模型表达式：ptotal(t)＝ω1pz(t)+ω2pt(t)+ω3pw(t)+ω4pq(t)+......；

其中，根据主电网的输出损耗的历史数据确定主电网的输出功率pz(t)；根据微型燃气轮机输出功耗的历史数据确定微型燃气轮机的输出功率pt(t)；根据风速和负荷的历史数据计算确定风力发电机组的输出功率pw(t)；根据光伏电池的转化率、太阳强度、光照时长的历史数据确定光伏电池的输出功率pq(t)。

优选的，在上述的一种微电网的多目标调度方法中，所述微电网模式分为孤岛模式和并网模式；根据故障信息，当主电网因电气故障、自然因数或者误操作而发生停电中断时进入孤岛模式；其中，所述孤岛模式时主电网的输出功率pz(t)＝0。

优选的，在上述的一种微电网的多目标调度方法中，输出成本模型表达式：ctotal(t)＝ω1cz(t)+ω2ct(t)+ω3cw(t)+ω4cq(t)+……；

其中，cz(t)主电网总成本；ct(t)微型燃气轮机总成本；cw(t)风力发电机组总成本；cq(t)光伏电池总成本。

优选的，在上述的一种微电网的多目标调度方法中，确定各输出设备权重的具体步骤如下：

确定影响调度的因素，重要度排序；

排序后所述影响调度的因素对应的权重依次为ω1，ω2，ω3，...，ωn；权重矩阵表示为ω＝[ω1ω2...ωn]；其中，n表示影响因素的个数；

构建判断矩阵

aω＝nω得到ω＝[ω1ω2...ωn]。

优选的，在上述的一种微电网的多目标调度方法中，多目标调度的目标函数表达式为：其中，cmin总成本的下限；cmax总成本的上限；pmin输出功率的下限；pmax输出功率的上限；c所需功率对应的成本。

一种微电网的多目标调度系统，包括：

故障检测模块，用于检测主电网是否发生故障；

模式切换模块，用于将并网模式切换到孤岛模式；

电路检测模块，用于检测输电线路中电流、电压；

控制模块，所述控制模块与各个输出设备连接，用于控制各个输出设备的输出功率大小。

优选的，在上述的一种微电网的多目标调度系统中，还包括经济成本计算模块；用于建立输出设备的成本与输出功率之间的映射关系。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述微电网的多目标调度方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现微电网的多目标调度方法的步骤。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种微电网的多目标调度方法、系统、设备及可存储介质，对微电网的各类电源分别进行了分类归纳，对不同类型的电源分别建模，由此可以将微电网大部分电源纳入日前经济模型中；由于模型中综合考虑了设备折旧费用、燃料费用、维护费用、启停费用、环保费用等设备运行成本及切负荷成本、线路损耗成本等，同时满足了功率平衡、备用、爬坡率、出力上下限、最小启停时间、蓄电池容量上下限、蓄电池充放电功率上下限、蓄电池周期充放电总能量等约束条件，比现有技术下的调度方法更贴近微电网的实际需求，由此建立起的微电网日前经济调度模型也更为完善。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的方法流程图；

图2附图为本发明的结构框图；

图3附图为本发明的计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种微电网的多目标调度方法、系统、设备及可存储介质，对微电网的各类电源分别进行了分类归纳，对不同类型的电源分别建模，由此可以将微电网大部分电源纳入日前经济模型中；由于模型中综合考虑了设备折旧费用、燃料费用、维护费用、启停费用、环保费用等设备运行成本及切负荷成本、线路损耗成本等，同时满足了功率平衡、备用、爬坡率、出力上下限、最小启停时间、蓄电池容量上下限、蓄电池充放电功率上下限、蓄电池周期充放电总能量等约束条件，比现有技术下的调度方法更贴近微电网的实际需求，由此建立起的微电网日前经济调度模型也更为完善。

一种微电网的多目标调度方法，具体步骤如下：

s1：构建微电网功率模型，根据馈线的故障信息确定微电网模式；

s2：根据微电网模式，构建经济调度模型，根据重要度大的影响因素确定各输出设备权重；

s3：根据权重确定多目标调度的目标函数；

s4：求解多目标调度的目标函数，对微电网供电进行调度。

为了进一步优化上述技术方案，微电网功率模型表达式：ptotal(t)＝ω1pz(t)+ω2pt(t)+ω3pw(t)+ω4pq(t)+......；

其中，根据主电网的输出损耗的历史数据确定主电网的输出功率pz(t)；根据微型燃气轮机输出功耗的历史数据确定微型燃气轮机的输出功率pt(t)；根据风速和负荷的历史数据计算确定风力发电机组的输出功率pw(t)；根据光伏电池的转化率、太阳强度、光照时长的历史数据确定光伏电池的输出功率pq(t)。

输出功率模型的确定具体根据微电网中输出设备进行确定。

进一步，以光伏电池中的硅太阳能电池为例；

其中，对于光伏电池输出功率的影响因素包括太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度、电池片面积；对于光伏电池的输出功率模型表示为：pq(t)＝uq·iq，其中，uq太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压uq和最佳工作电流iq；由此可知，针对不同模式下，必然会面临不同输出功率；

关于，其他输出设备对应的输出功率同样可以用来检测输出线路的电流电压加上损耗进行求得，也可以通过输入功率加上内耗求得；

为了进一步优化上述技术方案，微电网模式分为孤岛模式和并网模式；根据故障信息，当主电网因电气故障、自然因数或者误操作而发生停电中断时进入孤岛模式；其中，孤岛模式时主电网的输出功率pz(t)＝0。

进一步，为了防止孤岛效应的发生，模式切换模块切断与主电网的连接，孤岛内各个输出设备对用户进行供给。

为了进一步优化上述技术方案，输出成本模型表达式：ctotal(t)＝cz(t)+ct(t)+cw(t)+cq(t)+......；

其中，cz(t)主电网总成本；ct(t)微型燃气轮机总成本；cw(t)风力发电机组总成本；cq(t)光伏电池总成本。

输出成本模型的确定根据具体微电网中输出设备进行确定。

进一步，以光伏电池为例，光伏发电的成本的数学分析模型：

其中，cp装机成本，per投资回收成本；pop运营费用比率；rioan贷款占投资额的比例；贷款利息rintr；hfp年等效满负荷发电小时数；

为了进一步优化上述技术方案，确定各输出设备权重的具体步骤如下：

确定影响调度的因素，重要度排序；

排序后影响调度的因素对应的权重依次为ω1，ω2，ω3，...，ωn；权重矩阵表示为ω＝[ω1ω2...ωn]；其中，n表示影响因素的个数；

构建判断矩阵

aω＝nω得到ω＝[ω1ω2...ωn]。

根据历史数据确定权重，能够确定保证功率，同时最经济的方案，例如在多风地区、光照强地区；技术手段的发展程度等等能够确定权重最优的方案。

为了进一步优化上述技术方案，多目标调度的目标函数表达式为：

其中，cmin总成本的下限；cmax总成本的上限；pmin输出功率的下限；pmax输出功率的上限；c所需功率对应的成本。

一种微电网的多目标调度系统，包括：

故障检测模块，用于检测主电网是否发生故障；

模式切换模块，用于将并网模式切换到孤岛模式；

电路检测模块，用于检测输电线路中电流、电压；

控制模块，控制模块与各个输出设备连接，用于控制各个输出设备的输出功率大小。

为了进一步优化上述技术方案，还包括经济成本计算模块；用于建立输出设备的成本与输出功率之间的映射关系。

建立所需功率与成本之间的函数关系，用于确定输出功率对应的权重，每个输出设备需要输出的功率确定，对应的成本自然能够确定，保证输出功率的同时保证成本最小。

在一种实施例中提供了一种计算机设备，如图3所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器以及网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种微电网的多目标调度方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现微电网的多目标调度方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指定相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。