一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及配电网自动化领域，具体设及一种基于层次分析法和隶属度的分布式 能量管理方法。
【背景技术】
[0002] 建设资源节约型、环境友好型社会是世界各国的共同努力目标，节能降耗减排已 经成为当前最重要的工业主题之一。在国家政策大力支持的背景下，对各种清洁能源的 利用已经成为社会共识，光伏发电、风力发电、小水电等分布式发电建设呈现规模化发展趋 势。因为分布式发电常常具有不可控性，而传统电网承受系统波动和变化的能力非常有限， 很大程度上限制了新能源的发展。为了保证电网的可靠性，弃光、弃风、弃水现象十分严重， 造成了很大的资源浪费。
[0003] 因此需要开发一种实用的新型能量管理算法，用W支持大规模分布式清洁能源的 接入，为电网的可靠运行提供保障，并提高分布式发电的经济效益。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供了一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方 法，使用层次分析法将大规模分布式能源并网发电的管理和决策问题分解成多个层次，然 后根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，从而解决了大规模分布式能源 并网时的电压控制W及经济性优化运行问题，保证电网的可靠运行和实现分布式发电的经 济调度。
[0005] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0006] 一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方法，其特征在于包括W下步 骤：
[0007]Sl:根据层次分析法AHP把大规模分布式能源并网发电的管理和决策问题进行分 解，建立能量管理算法模型；
[0008]S2 :根据能量管理算法模型确定能量管理的目标层、准则层、方案层、量化分析层 及约束条件层，所述量化分析层包括根据方案层的各个目标建立对应的量化分析评价函数 的步骤；
[0009]S3:根据量化分析层对方案层各个目标建立的量化分析评价函数，建立综合优化 目标函数；
[0010]S4:在满足约束层指定约束条件的情况下，求取能量管理目标函数的最大值及其 对应参数值。
[0011] 进一步，所述方案层的目标包括电压质量最优目标、功率损耗最小目标、运行成本 最低目标、折旧成本最低目标及环境治理成本最低目标；量化分析层对各个目标建立的对 应量化分析评价函数为电压偏移的评价函数Wi(v)、功率损耗成本评价函数y2(CphJ、运 行成本评价函数^s(Cw)、折旧成本评价函数Wa(Cdep)及环境治理成本评价函数^s(Cew)D
[0012] 进一步，所述综合优化目标函数的计算公式为：
[001引OF-max( "1U1(V)+ W2y'2(Cpioss) + " 3 y' 3 (Off)+。44(Cdep) +。5 y' 5 (Cenv))，
[0014] W1表不电压偏移指标的权重，
[0015] ?2表示功率损耗成本的权重，
[0016] W3表示运行成本的权重，
[0017] ?康示折旧成本指标的权重，
[0018] 表示环境治理成本的权重；各指标权重利用AHP层次分析法得出或用户根据 具体需要给定各项指标的权重值。
[0019] 进一步，建立运行成本评价函数y3 (Cw)的具体步骤为：
[0020] Al,采集各个节点的电压数据；
[0021] A2,计算各节点电压偏移，并判断是否在允许范围内；
[0022] A3,构建电压偏移隶属度函数；
[0023] A4,综合考虑电压偏移的动态过程，建立电压偏移的评价函数iii(V)。
[0024] 进一步，设定设定电压偏移为±a内的隶属度为1，而在运一区间之外时的隶属度 逐渐变小，当超出所允许的±b时，其隶属度将为0,0<a<b<1，则该隶属度函数公式 为：
，Vt表示t时刻的节点电压值；
[00%] 电压偏移的评价函数
[0027] 其中，T表示优化周期总时段，一天分为24个时间段，每段1小时，Wi(Vt)表示t 时刻电压偏差最大末节点电压对于电压偏移评价的隶属度。
[0028] 进一步，建立功率损耗成本评价函数y2(Cpi。J的具体步骤为：
[0029] BI,确定电网售电价格及能量控制时间间隔；
[0030] B2,计算各线路的功率损耗，并汇总全网损耗；
[0031] B3,构建电网损耗隶属度函数； 阳03引 B4,综合考虑电网损耗的动态过程，建立功率损耗的评价函数y2(Cpi。J。
[0033] 进一步，设定能量控制前网损的隶属度为0,0损耗时的隶属度设定为1，则该隶属 度函数公式为：
表示未进行能量控制前配电网的损耗成 本，CplM,康示t时刻配电网的损耗成本；
[0035] 功率损耗的评价函数
[0036] 其中，Wz(CpiMSt)表示t时刻配电网损耗评价的隶属度，T表示优化周期总时段。
[0037] 进一步，建立运行成本评价函数y 3(Cw)的具体步骤为：
[0038] Cl,确定各分布式电源输出功率计维护费用、网际交易功率、购电价格和售电价 格；
[0039] C2,计算运行维护费用、网际交易费用；
[0040] C3,构建运行成本隶属度函数；
[0041] C4,综合考虑电网运行的动态过程，建立运行成本的评价函数y3(Cw)。
[0042] 进一步，设定能量控制前运行成本的隶属度为0,设定运行成本为0时的隶属度为 0.5,则该隶属度函数公式为：
表示未进行能量控制 前的配电网的运行成本，Cwt表示t时刻配电网运行成本；
[0044] 运行成本评价函勤
W45] 其中，Ws(Cwt)表示t时刻配电网运行成本评价的隶属度。
[0046] 进一步，建立运行折旧成本评价函数^a(Cdw)的具体步骤为：
[0047] D1，确定各分布式电源的折旧成本、安装成本及使用寿命；
[0048] D2,采用直线法进行固定资产折旧计算； W例 D3,构建折旧成本隶属度函数；
[0050] D4,综合考虑电网运行的动态过程，建立运行成本的评价函数y3(Cw)。
[0051] 11、根据权利要求10所述的一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方 法，其特征在于：设定将能量控制前的折旧成本的隶属度为0,设定0成本时的隶属度为1， 则该隶属度函数公式为：
阳05引 Cwpm。、表示未进行能量控制前的配电网折旧成本， 阳054] Cdep康示t时刻配电网折旧成本； 阳化日]运行成本评价函数
阳056]其中，ii4(CDept)表示t时刻配电网折旧成本评价的隶属度。
[0057] 12、根据权利要求2所述的一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方 法，其特征在于：建立环境治理成本评价函数的具体步骤为：
[0058]El，确定各种污染物治理费用和排放系数；
[0059]E2,计算配电网环境治理综合成本；
[0060] E3,构建环境治理成本隶属度函数；
[0061] E4,综合考虑电网运行的动态过程，建立环境治理成本的评价函数Ws(Cw)。
[0062] 13、根据权利要求12所述的一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方 法，其特征在于：设定能量控制前环境治理成本的隶属度为0,设定环境治理成本为0时的 隶属度为0. 5,则该隶属度函数公式为：
W64] Cwvm。、表示未进行能量管理前的环境治理成本， W65] Cwvt表示t时刻环境治理成本；
[0066] 环境治理成本的评价函数
[0067] 其中，表示t时段环境治理成本评价的隶属度。
[0068] 进一步，所述约束层指定约束条件包括：等式约束和不等式约束，所述等式约束为 计算结果须满足电网潮流方程和能量平衡方程；不等式约束为：电压偏差小于规定值，有 功出力小于可用发电容量及无功出力小于可用无功调节容量。
[0069] 进一步，所述在满足约束层指定约束条件的情况下，求取能量管理目标函数的最 大值及其对应参数值的具体步骤包括：
[0070] F1，计算临时结果，得出未经约束条件校核的能量管理目标函数的理想对应参数 值；
[0071] F2,根据输入的电网模型数据、关联的电网实时数据和步骤Fl中所得的参数值计 算电网潮流；
[0072]F3,判断电压偏差是否小于规定值：是，则执行步骤F4,否，则执行步骤巧；
[007引 F4,判断各分布式电源出力是否小于容量限制：是，则得出最终结果，获得能量管 理目标函数对应的参数值；否，则返回步骤巧；
[0074]F5,调节各个分布式电源的出力；
[0075]F6,根据外部的能源采集信息和分布式电源参数确立能量转化发电方程；
[0076]F7,根据能量转化发电方程和步骤巧中调节后的各个分布式电源的出力确定获 得最大综合收益的边界参数；
[0077]F8,根据获得最大综合收益的边界参数计算能量管理目标函数的最大值。
[0078] 进一步，所述步骤F6的顺序可与步骤F1至巧任意调换。
[0079] 本发明的有益效果是：本发明的能量管理算法利用层次分析法建立目标模型，通 过对各项能量管理指标实施隶属度评价，建立综合优化目标函数并考虑对应约束条件，实 现了大规模分布式清洁能源接入的能量管理功能：