一种基于灵敏度分析的微电网与配电网互动成本计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微电网与配电网互动成本计算方法。特别是涉及一种适用于含微 电网的配电网需求侧响应分析的基于灵敏度分析的微电网与配电网互动成本计算方法。
【背景技术】
[0002] 分布式能源接入电网推动了电力工业的发展革新，对传统的垄断式发展环境造成 了冲击，使得电力市场变得更具竞争性，同时也对分布式能源的管理提出了挑战。需求响应 能够有效减少新能源发电的随机性、波动性和不确定性对电网造成的冲击，提高用电可靠 性，提高电力系统的经济效益。从用户响应动机的角度可以将需求响应分为基于电价的需 求响应和基于激励的需求响应。需求响应的实现依赖于对传统的二次侧设备的升级和改 造，由于分时电价机制能够有效削减峰负荷，而且对系统通信水平的要求相对较低，已经在 电力系统得到了广泛的应用。但是由于分时电价的更新周期较长，将一种分时电价机制应 用于所有用户的方法很难达到预期的"削峰填谷"目标，而且很有可能造成峰负荷转移到其 他时段。
[0003] 微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置 等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。微电 网不仅可以充分发挥新能源发电的资源、环境优势，还能有效克服新能源发电的随机波动 特性，减少对电网的冲击。通常情况下微电网并网运行，配电网为微电网提供电压和频率支 撑。当微电网内部电源出力大于负荷时，微电网向配电网输送电能，当微电网内部电源出力 小于负荷时，微电网从配电网吸收功率。作为微电网运行的核心，微电网能量管理系统在保 障微电网安全、可靠运行的同时，也能够响应电价信号，通过优化调度内部的储能装置、分 布式电源减少运行成本，实现经济高效运行。
[0004] 通过建立微电网能量管理系统与配电网调度中心的双向通信，就能够实现微电网 与配电网信息和能量的双向互动，在分时电价机制不能够满足"削峰填谷"等目标使系统运 行在安全稳定的状态下时，可以通过对微电网下发削减用电功率或者增加用电功率的互动 指令，进一步响应配电网的运行需求。因此如何计算微电网参与互动的互动成本、分析微电 网参与互动的容量与互动成本之间的关系，成为了亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种在需求响应机制下能够有效、合理地计 算微电网与配电网互动成本的基于灵敏度分析的微电网与配电网互动成本计算方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种基于灵敏度分析的微电网与配电网互动成本计 算方法，包括如下步骤：
[0007] 1)获取参与互动的微电网的基本结构及参数信息，主要包括微电网中分布式电 源、储能装置的类型和容量，储能装置的逆变器额定容量、初始的荷电状态及充放电效率， 设定微电网互动运行的优化调度周期及优化时段长度；
[0008] 2)对调度周期内分布式电源出力、负荷功率进行预测，并获取配电网的分时电价 信息；
[0009] 3)以微电网运行成本最小为目标函数，考虑整个调度周期内微电网的购电成本 Cb、售电收益C s、分布式电源的发电成本Cf，建立微电网运行的优化调度模型，调度模型的目 标函数表示为：
[0011] 式中，C表示微电网运行成本，H表示调度周期内总的时段数，i表示时段， i G {1，2, 3,…，H}，Cfil为时段i内分布式电源的发电成本，Cm为时段i内微电网的购电 成本，C sil为时段i内微电网的售电收益；
[0012] 其中：
[0014] 式中，L表不微电网内分布式电源的总数，ED(Uii为微电网分布式电源1在时段i 内的发电电量，I e {1，2, 3, 一,Lh a 1表示分布式电源1发电的单位成本；
[0015] Cm= P (3)
[0016] 式中，为时段i内微电网的购电电价，Em为购电电量；
[0017] Csil= PSi1ESi1 (4)
[0018] 式中，Psil为时段i内微电网的售电电价，Esil为售电电量；
[0019] 4)设定微电网优化调度问题的约束条件，主要包括功率平衡约束，联络线功率传 输约束，分布式电源出力约束，储能装置运行约束；
[0020] 5)采用优化工具求解由步骤3)中的目标函数和步骤4)中的约束条件所构成的微 电网优化调度模型，得到不考虑互动需求时使微电网运行成本最小的储能装置在每个调度 时段的充放电功率和分布式电源的出力，由所述的使微电网运行成本最小的储能装置在每 个调度时段的充放电功率和分布式电源的出力构成微电网最优运行的调度计划S 1，得到调 度计划S1对应的运行成本C i，并将调度计划S1作为基准运行计划；
[0021] 6)获取配电网互动时间段信息，根据调度计划S1中互动时间段内微电网各个设备 的运行情况，计算储能装置和分布式电源的最大互动容量，进一步得到微电网的最大互动 容量，所述微电网的最大互动容量表示为微电网内各个可调设备的最大互动容量之和，如 下式所示：
[0024] 式中，霉表示为微电网的最大正向互动容量，即互动时间段内微电网能够削减 的最大用电电量或能够增加的最大发电电量，起ss,_表示微电网内储能的最大正向互动容 量，表不微电网内分布式电源的最大正向互动容量；表不为微电网的最大负向 互动容量，即互动时间段内微电网能够增加的最大用电电量或能够削减的最大发电电量， 五E:s_表不微电网内储能的最大负向互动容量，馬mtax:表不微电网内分布式电源的最大负向 互动容量，其中：
[0031] 式中，b表;^互动开始时对应的时段，e表;^互动结束时对应的时段表;^ 储能装置11的最大正向互动容量，瓦5^,"^表示储能装置11的最大负向互动容量，30〇^ 1111)表 示互动开始时储能装置n的荷电状态（SOC);
[0032] 7)分别计算微电网在互动容量E1S 和时微电网的正向互 动成本C1+,.和负向互动成本Clj，SP、S N为灵敏度分析时所设定的参数，k G {1，2, 3,…，SP}， j G {1，2, 3,…，SJ，通过分段线性化求得微电网正向互动时互动容量与互动成本之间的关 系，同理可以得到微电网负向互动时互动容量与互动成本之间的关系。
[0033] 步骤4)中所述的功率平衡约束表示为：
[0035] 式中，Pg为微电网与外部电网的交换功率，功率方向以配电网流向微电网为正，P g 大于〇表示微电网向配电网购电，Pg小于〇表示微电网向配电网售电；P Uni表示微电网内负 荷m消耗的有功功率，m G {1，2,3,…，M}，M表示微电网内的负荷数；PESSin为储能装置n的 功率，PESS n大于0表示储能装置放电，PESS n小于0表示储能装置充电，n G {1，2,3,…，N}， N表示微电网内储能装置的总数；PwiiilS微电网内分布式电源1的出力。
[0036] 步骤4)中所述的联络线功率传输约束表示为：
[0037] 0 彡 |Pg| 彡 Pg,_ (14)
[0038] 式中，Pginiax表示微电网与外部电网的联络线最大传输功率。
[0039] 步骤4)中所述的分布式电源出力约束表示为：
[0040] Pdg, l.niin^SPDC,PDC, l.max(15)
[0041] 式中，PDM,max、PD(U,min为分布式电源1出力的上下限。
[0042] 步骤4)中所述的储能装置运行约束表示为
[0043] Pess, n, minPESS, n PESS, n, max(16)
[0044] SOCess,n,nin^SOCESS,n^SOCESS,n,nax (17)
[0046] 式中，Pess^1JPP现^随分别表示储能装置n充、放电功率的极值，SOCess,n表示储 能装置n的荷电状态，S0CESSini_和S0CESSini_分别表示储能装置n的荷电状态上下限，nn 表示储能n的充放电效率，EESSin表示储能装置n的存储容量，eii为0、1变量，如果在i-1 时段储能装置充电则E11为1，否则e为0,At1 :表示时段i-1的时间长度。
[0047] 步骤5)中所述的优化工具为LINGO或LPS0LVER或CPLEX。
[0048] 步骤7)中所述的互动成本定义为：将配电网的互动容量需求作为微电网运行优 化调度的约束条件，调整调度计划S1在互动时间段的用电电量，以运行成本最小为目标，重 复步骤1)至步骤5)重新制定微电网的调度计划S2，调度计划S2下微电网的运行成本(：2与 调度计划S1微电网的运行成本Ci之差，即为微电网的互动成本，当配电网的互动容量需求 为正时，得到正向互动成本，当配电网的互动容量需求为负时，得到负向互动成本。
[0049] 步骤7)中所述的分段线性化求得微电网正向互动时互动容量与互动成本之间的 关系为：
[0052] 本发明的一种基于灵敏度分析的微电网与配电网互动成本计算方法，充分考虑了 微电网与配