基于能量管理的并网状态下的微电网系统调度方法_2

文档序号:9455175阅读:来源:国知局
公式为:
其中與?)、?:f-1)分别为t、t_l时刻末的蓄电池剩余能量(kWh); 、各⑴分别为蓄 电池的充电功率和放电功率W分别是蓄电池的充电效率和放电效率;难是蓄电池的 自放电率。
[0023] (2)蓄电池的剩余电量有约束,超过约束就可能会导致的电池的损坏,蓄电池的剩 余电量约束如下:
其中分别是蓄电池最小和最大容许剩余电量,夂是蓄电池 t时刻的剩余 电量。
[0024] (3)蓄电池的充放电功率同样有限制,超过限制也会造成损坏,充放电功率的上下 限约束表达如下:
其中,分别表示蓄电池的最大充电功率和最大放电功率。
[0025] (4)蓄电池的寿命模型 蓄电池的寿命一般是由厂家给出的不同放电深度下的循环次数来表示,蓄电池总的循 环次数函数如下:
其中,DOD是蓄电池的放电深度;al_a5是由生产厂家提供的参数。
[0026] 但是,蓄电池通常会频繁的充放电,不能保证每次的放电深度都是一样的,给计算 循环次数带来难度。
[0027] 吞吐量法是针对蓄电池运行中循环次数难以统计而提出的简单易行的寿命预测 方法,其寿命的计算公式如下:
其中,
为蓄电池寿命内总的能量吞吐量;:寒_:为蓄电池的额定容量;η为对蓄 电池的不同放电深度测试的个数。
[0028] 其中,不同放电深度的循环次数和对应的总能量吞吐量由厂家给出。
[0029] 假设蓄电池总的能量吞吐量为一定值,则寿命损耗系数公式如下:
其中,.为计算周期内蓄电池的能量吞吐量,如式(12)所示:
其中,吻是蓄电池 t时刻的充电或放电功率; 吞吐量法可以粗略的计算出蓄电池的使用寿命。
[0030] 步骤二:构建并网运行状态下优化调度模式的目标函数和约束条件。
[0031] 以费用最少为目标,综合考虑系统和各微源的约束条件,建立在并网条件下的微 电网日前经济调度模型。
[0032] 目标函数: 并网条件下微电网模型的目标函数如式(13)所示:
为可控电源燃料成本函数,包括微型燃气轮机、柴油机和燃料电池;:表 示t时刻可控电源运行的0、1决策变量,0表示不运行,1表示运行;·:可控电源启动成 本;:t时刻可控电源启动的0、1决策变量,0表示非启动(保持原启停状态或者停 机),1表示启动
:分别表示可控机组的维护费用、折旧成本 和环境成本
::分别表示储能装置的维护费用、折旧成本
:分别 表不微电网从外部购电和售电的电价:
:分别表不微电网从外部购电和售电 的功率。
[0033] 式中的可控机组维护费用、折旧成本和环境成本的函数见式(14)- (16):

其中,1?为第i个可控电源的单位容量安装成本的现值(本文费用都折算到现值)A1 为第i个微源的容量因数;Ii1为第i个微源的使用年限;A^为第i个微源的单位电量运 行维护成本系数 ;V,为第j项污染物的单位排放费用;Q u为第i个微源单位电量的第j项 污染物排放量;m为污染物的种类;-为一个时段的时长。
[0034] 式中的储能装置的维护费用、折旧成本函数见式(17)、(18):
其中,为第k个蓄电池组的单位电量运行维护成本系数;
分别为第k 个蓄电池组的额定容量和额定功率,
分别为蓄电池组k的单位容量和单位功率安 装成本的现值;为蓄电池组k的寿命损耗系数。
[0035] 约束条件 1)功率平衡和备用约束: (1)功率平衡约束:
其中,M为微电网支路总数;为微电网的线损;为流过线路m的功率为 线路m的线损系数,由潮流计算估算得到。
[0036] (2)备用约束:
其中,
分别表示可控机组出力、蓄电池组出力、风 电出力、太阳能发电出力和对大电网的购电和售电为可控电源i的运行状态,0表示 停运,1表示运行;f为可控电源i的输出功率上限,为可控电源i的最大向上爬坡率, 焉、40·)分别为蓄电池剩余能量的上限、蓄电池 k在t时刻的剩余能量,如,为蓄电池 k的 放电效率,巧M为蓄电池 k的最大放电功率,巧(<)为微电网的负荷需求;Rs(t)为微电网的 旋转备用需求。此约束中,不等式左边为系统旋转备用的值,分别为可控机组、蓄电池和联 网的旋转备用值,乓(0为系统所需旋转备用。
[0037] 2)与大电网相关的约束: (3)微电网与大电网间功率最大容量约束:
其中,L分别表不允许微电网向大电网购电和售电的最大值;为t时段微 电网向大电网购电的〇、1决策变量,0表示不购电(售电或者既不购电也不售电),1表示购 电,为t时段微电网向大电网售电的0、1决策变量,0表示不售电(购电或者既不购电 也不售电),1表示售电。
[0038] 3 )与可控机组相关的约束: (5)可控电源的输出功率约束: (25) 其中,二分别表示可控机组i的出力下限和出力上限。
[0039] ( 6 )运行状态变量与启停变量约束:
其中,表示可控机组i的运行状态,0表示停运、1表示运行
%可控电源i 的t时刻0、1开机决策变量,0表示非启动(保持原启停状态或者停机),1表示启动。 为可控电源i的t时刻0、1关机决策变量,0表示非停机(保持原启停状态或者开机),1表 示停机操作。
[0040] (7)最小停运时间、运行时间约束:
其中,?顧为可控机组i的最小开机持续时间;!为可控机组i的最小关机持续时间; T为调度时间周期。
[0041] (8)爬坡率约束:
式中
:分别表示可控机组i的最大向下和向上爬坡率。
[0042] 4)与蓄电池组相关的约束: (9)荷电状态约束:
其中,MCVXi为蓄电池 k的t时刻的剩余电量,:避分别表示蓄电池组k的剩 余电量的最小和最大值。
[0043] (10)满足功率约束:
其中:??、:?!分别表示蓄电池组k的最大充电功率和最大放电功率。
[0044] (11)周期储能平衡约束:
为程序设置的一个调度后Mqt的增加量,如果蓄电池状态良好,可以将 ^设为〇。
:分别为蓄电池 A的切c初始值和一个调度周期后的值。此 约束表示,调度周期的始末时刻蓄电池组k的剩余电量是满足设定值的。
[0045] (12)同一蓄电池组的充放电互斥约束:
式中:參:为〇、1变量,分别表不蓄电池组k的放电状态和充电状态。
[0046] (13)不同蓄电池组的充放电互斥约束:
其中办为辅助0、1变量;^说)为0表示无法放电,1表示无法充电,SiwM 为0表示无法充电,1表示无法放电,K为蓄电池组的个数。此约束表示当一个蓄电池放电 时其它蓄电池组不能充电,反之亦然。
[0047] 步骤三:对模型进行线性化处理,使求解问题转化为混合整数线性规划问题。
[0048] 混合整数线性规划算法的计算时间相对其他算法较少,可以解决相对大型的问 题。但是它需要将非线性的问题转化为线性问题来求解,在微电网的模型中有多个非线性 的约束需要进行线性化处理。模型中的大部分非线性的约束,已经在约束条件里进行了分 段线性化的处理,但是可控机组出力还需进行额外的处理。
[0049] 可控机组出力的处理: 可控机组的燃料费用曲线是非线性的,要在混合整数线性规划中考虑燃料费用,需要 将费用曲线进行分段线性化,如图1所示,可控机组的燃料费用函数C〔F)是一个非线性函 数,假设将费用曲线分为η段线性组合,各个分段的分点为?μ巧U S Ps S Ph+1,引入一个新
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