基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，属于 微电网技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电网规模迅速增大，由于传统电网能源消耗大，环境污染严重，网络损耗高， 越来越难以满足用户高可靠性和多样化的供电策略的要求。分布式发电具有能源利用率 高、环境污染小、可靠性高、安装灵活方便以及低成本高回报等诸多优点，能够有效地解决 传统电网地很多潜在问题。分布式电源主要包括以气体或者液体为燃料的内燃机、燃料电 池、微型燃气轮机、可再生能源，如：风能或太阳能发电的分布式电源位置分散灵活，低碳环 保等特点极大地适应了分散的资源和电力需求，延缓了由于负荷的增加而造成输配电系统 维护所需要的巨额投资，降低了由于远距离传输电能而带来的损耗成本。除此之外，分布式 电源和传统电网互为补充，极大地提高了供电的可靠性。
[0003] 微网可以使得分布式电源灵活、高效的运行，充分挖掘分布式发电的价值和效益。 微网规模介于分布式发电与大电网之间，可以联接缓冲分布式发电与大电网，也可以独立 运行。它是分布式电源发展的高级形式。微网从系统观点看问题，将发电机、负荷、储能装 置及控制装置等结合，形成一个小型可控发输配电系统。微网具有一定的能量管理能力，通 过微网接入分布式电源成为理想的选择。微网中的DG按输出功率特性可分为间歇性电源 和连续性电源两类，间歇性电源包括风力发电和光伏发电，其输出功率受天气等自然条件 的影响较大，具有明显的波动性和不确定性，连续性电源包括微型燃气轮机和燃料电池等， 其具有相对可靠的一次能源供给和连续的处理调节能力。
[0004] 当今的电力系统规模与复杂度在不断增加，电网互联带来的数据爆炸性增长，以 及引入新能源发电带来的网络协调问题，都是对传统电力系统分析的巨大挑战。而本发明 能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供了一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调 度方法，该方法在微电网能量优化管理中应用于分布式调度方式，结合传统集中式调度方 式，形成了双层集中式和分布式能量优化管理策略。该分布式方法可以调动所有被调度对 象参与调度计算任务，实现计算任务分散处理，充分利用了微电网中各个单元的计算资源。
[0006] 本发明解决其技术问题所采取的技术方法是：一种基于集中式和分布式双层优化 策略的微电网经济调度方法，该方法将微电网经济调度优化过程分为基于预测数据的集中 式调度层和基于实时数据的分布式调度层，具体包括如下步骤：
[0007] 步骤1 :微电网的控制中心收集未来一个预测周期中微电网的不可控微电源的预 测出力数据，诸如风电和光伏发电单元的出力，以及微电网总的负荷预测数据。
[0008] 步骤2 :微电网控制中心根据预测信息，以经济最优为目标，在考虑各约束条件的 前提下，采用粒子群优化方法经行优化计算，得到整个预测周期的分布式电源出力。在实时 调度时刻到来之前各DG单元均按预测出力进行生产。其目标函数为：
【主权项】
1. 基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，其特征在于，所述方法 包括如下步骤： 步骤1:微电网的控制中心收集未来一个预测周期中的微电网预测数据，包括不可控 微电源的预测出力数据，即：风电和光伏发电单元的出力，以及微电网总的负荷数据； 步骤2 :微电网控制中心根据预测信息，以经济最优为目标，在考虑各约束条件的前提 下，采用粒子群优化方法经行优化计算，得到整个预测周期的分布式电源出力，在实时调度 时刻到来之前各DG单元均按预测出力进行生产； 步骤3 :新实时调度时刻到来时，集中控制中心检测到不可控电源的实时出力以及负 荷的实时数据，根据具体地网络通信拓扑图，确定分布式优化的起始节点，根据实时数据与 预测数据计算得该调度时刻的误差，并在起始节点的预测出力值上加入误差的量； 步骤4:从起始节点开始，对微电网各可控微电源组成的通信连通图按某一遍历顺序 进行遍历，每遍历到一个节点，该节点就在约束条件下进行一次粒子群优化计算，优化目标 是自身与其相邻节点的出力，并使用优化结果代替预测出力，在遍历完全网节点后，进行收 敛性判断，若未收敛则重复步骤4,收敛则转步骤5 ; 步骤5 :各可控微电源根据分布式的实时优化结果调整出力，判断是否一个预测周期 结束，若未结束，则等待下一调度时刻到来时，并转步骤3,否则结束。
2. 根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度 方法，其特征在于：所述方法是基于不可控微电源出力和负荷的预测数据的集中优化层。
3. 根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度 方法，其特征在于：所述方法是基于不可控微电源出力和负荷的实时数据的分布式优化层。
4. 根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度 方法，其特征在于，所述方法的步骤2中集中优化的目标函数为： minf=fDG+fL
其中f表不成本，U表不状态，同一时刻只能取0或1，P表不功率，DG表不可控微电源，N表示对一整个预测周期划分的时段数，L表示可切断负荷，Q表示单元数量，K表示微电源 的维护成本，c表示价格，on表示微电源的启停，*表示微电源状态的改变，F表示微电源的 发电成本函数，记优化结果为^^厂u"和'分别为各可控微电源的计划出力和预测 切负荷状态。
5. 根据权利要求4所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度 方法，其特征在于，所述方法的集中优化过程所遵循的约束条件包括： (1)功率平衡约束
unctrl表示不可控微电源； (2) 状态约束
该式表示在连续的m个调度时段之内不能多次切断某一负荷； (3)DG出力约束
I、^分别为每个DG单元的出力±限与下限，;表示各单元最大爬坡率。
6. 根据权利要求1所述的一种基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度 方法，其特征在于，所述方法的步骤3中的误差AN的计算公式为：
带有realtime上标的是实时数据； 在选定优化起始节点leader后，将误差传入其预测出力，计算公式为：
此时开始至步骤5微电源执行动作之前，将看作是一个全局变量，优化过程中 可以被各节点的优化过程修改，但在过程结束之前，各DG并不调整出力。
7. 根据权利要求1所述的基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度 方法，其特征在于，所述方法的步骤4中记t时刻的微电网通信拓扑无向图邻接矩阵为 ^ <取1表示i和j之间有邻接关系，取0则没有，且若i=j，则< 微电 网集中控制中心控制全网的节点遍历过程；从leader节点开始遍历，遍历到的节点进行1 次优化计算，即各节点进行的优化计算不是并行的，而是遵循遍历的先后顺序经行，其目标 函数为：
满足的约束条件为： (1) 功率平衡约束：
(2)DG出力约束
每节点计算一次后就将优化结果替代原有^^以及与其相邻节点的#r" 〇
8.根据权利要求1所述的基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法， 其特征在于：所述方法是将微电网经济调度优化过程分为基于预测数据的集中式调度层和 基于实时数据的分布式调度层。
【专利摘要】本发明公开了基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法，该方法在微电网孤网运行状态下，以经济性为目标的优化调度方法。该方法在集中-分布式的双层优化中，集中层对应基于微电网中各不可控单元出力以及负荷的预测数据而进行的一个预测周期的超前优化过程，该方法的过程由微电网集中控制中心完成；分布式优化对应基于一个预测周期长度中每个调度时刻微电网各不可控单元出力及微电网负荷的实时数据而进行的实时优化过程，该优化过程是分布式进行的，由内建于微电网各单元中的微电源控制器完成。本发明提出不考虑储能的经济性，即储能不参与到经济性优化的过程中。
【IPC分类】H02J3-46, H02J13-00, H02J3-00
【公开号】CN104779611
【申请号】CN201510127842
【发明人】陈西, 付蓉, 李满礼
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月23日