一种基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方法_2

文档序号:9633208阅读:来源:国知局
快速有效地确定各个分布式电源的发电 时段、有功出力、无功出力,解决了各类分布式电源高渗透时的电压控制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,具有较大的社会效益和经济 效益。
【附图说明】
[0080]下面结合附图和【具体实施方式】进行进一步的说明:
[0081] 图1是本发明实施例的能量管理算法流程图。
【具体实施方式】
[0082]W下将结合实施例和附图对本发明的构思及技术效果进行清楚、完整地描述,W充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施 例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前 提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
[0083]基于层次分析法和隶属度的分布式能量管理方法,采用层次分析法和隶属度函 数,把大规模分布式能源并网的能量管理问题实施AHP分析并进行抽象化处理,建立一个 能够进行量化分析的数据模型。层次化的建模过程如表1所示:
[00化]参照图1,本发明较佳实施例的一种实时例分布式能量管理方法,包括W下步骤:
[0086] 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(如表1所示);
[0087] 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;其中,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y1 (V)、功率损耗成本评价函数y2(CpkJ、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
[0088] 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 目柄函数;OF-max( " 1U1 (V) +W2y' 2 (Cpioss) + " 3 3 (C〇p) + " 4y' 4 (Cdep) +。5 5 (Cenv)),"康 示电压偏移指标的权重,《2表示功率损耗成本的权重,W3表示运行成本的权重,《 4表示 折旧成本指标的权重,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;
[0089] 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,具体步骤包括:
[0090] 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;
[0091] 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;
[0092] 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;
[0093] 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;
[0094] F5,调节各个分布式电源的出力;
[0095] 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;
[0096] 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;
[0097] 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。
[0098] 下面W方案层中各个细分目标为基础,运用隶属度函数进行量化分析评价,并最 终建立综合优化目标函数的具体步骤做具体说明:
[0099] 一、电压质量最优
[0100] 针对电压质量的评价W电压偏差评估为准。使得电压偏差尽量小。
[0101] min A U = max ( A Ui, A Uz,... A Uk) (I)
[0102] 式中,AUi表示第i个末节点电压偏移;k表示支路末节点个数。 阳103] 应保证典型节点电压偏移在允许范围内,并且电压波动越小越好。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,其隶属度将为〇,〇<a<b< 1,本实施例中取a= 0. 2,b= 0. 7。其隶属函数模型如 式似所示: 阳 104] (2)
[01化]式中,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;T表示优化周期总时段,一天分为24个时间段,每段1小时化)。
[0106] 综合考虑其动态过程,对时间段进行加和平均。最终得到电压偏移的评价函数 Wi(V)如式(3)所示:
(3)
[0108] 二、功率损耗最小
[0109] 功率损耗主要考虑有功损耗,包括单位时间内全网支路总损耗,W损耗最小为目 标,如式(4)所示:
(4) 阳111] 式中,M表示配电网支路总数;Cp(PlMS)表示配电网损耗成本函数,并且Cp(PlMS)= Cp?PiMM(t),Cp表示电网售电电价,PImu(t)表示t时刻第i条线路的线路损耗;At表示 能量控制时间间隔。
[0112] 对于有功损耗来说,将能量控制前网损的隶属度设定为0,将0损耗时的隶属度设 定为1。其隶属度函数如式(5)所示:
(5):
[0114] 式中,Wz(CplMSt)表示t时刻配电网损耗评价的隶属度;Cpimax表示未进行能量控 制前配电网的损耗成本。 阳115] 与电压一样,考虑动态过程后其最终的有功损耗成本评价函数y2(Cpi。J如式化) 所示。
(6)
[0117] S、运行成本最低
[0118] 运行成本主要包括运行维护费用和网际交易,其目标表达式如式(7)所示:

[0120] 式中,Pi表示分布式电源i在时段t的输出功率(kW) ;N表示配电网中分布式电源 的数量;向"化)表示分布式电源的运行维护费用函数(元)A(t)表示在时段t内与主网 交易功率(kW),PG(t)〉0购电,PG(t)<0售电;Cg化(t))表示在时段t内与主网交易(元), 与该时段的交易电量和实时电价有关,其中,Q(P^t))〉0时为购电成本,并且IQ(P^t)) =Cb- (P6(t)),C6(P6(t))<0, |C6(P6(t))I=Cs-任。(*))并且为售电收益,Cb表示配电网购 电电价,。表示配电网售电电价。 阳121] 对于运行成本来说,由于设及网际交换,可能出现"负成本"的情况,依然将能量控 制前运行成本的隶属度设定为0。将运行成本为O时,即配网实现收支自平衡时的隶属度设 定为0. 5。其隶属度函数如式(8)所示;
(8)
[012引式中,Ws(Cwt)表示t时刻配电网运行成本评价的隶属度;Cwm。,表示未进行能量 控制前的配电网的运行成本。
[0124] 考虑动态过程后其最终的运行成本评价函数^s(Cw)如式(9)所示。
(9) 阳126] 四、折旧成本最低
[0127] 本文采用基本的直线法进行固定资产折旧,即将分布式电源的购买成本按小时计 入到目标函数中:
a巧
[0130] 式中,Cdeh表示第i个分布式电源单位时间内计入的折旧成本(元)表示分 布式电源i的安装成本(元); 阳131] L--分布式电源i的寿命(年)。 阳132] 折旧成本的设定与有功损耗类似,将能量控制前的折旧成本的隶属度设定为0,将 0成本时的隶属度设定为1.其隶属度函数如式(11)所示:
(11) 阳134] 式中,Wa(Cdhh)表示t时刻配电网折旧成本评价的隶属度;Cdwm。、表示未进行能量 控制前的配电网折旧成本。
[0135] 考虑动态过程后最终的折旧成本评价函数^a(Cdw)如式(12)所示。
[0137] 五、环境治理成本最低 (12) (13)
[0139] 式中,Cew表示主动配电网环境治理成本(元);M表示污染物种类,本文中取 3(C02, S02, NOx) 表示第i种污染物的治理费用(元);a 1表示外电网对第i种污染 物的排放系数。
[0140] 对于清洁分布式能源来说,本身无环境污染,其环境治理成本为0。向外电网购电 时,其环境治理为外网购得电量的环境治理费用;当向外网输电时,相当于为外网节约相应 的环境治理费用。当向外网输电较多时,主动配电网环境治理成本可能为负,即在清洁能源 高渗透的情况下可W使配电网本身获得经济效益。 阳141] 环境治理成本指标的设定与运行成本相似,将能量控制前的环境治理成本的隶属 度计为0。将环境治理成本为0时,即不从外网购电也不向外网输电时的隶属度设定为0.5。 其隶属度函数如式(14)所示:
(14) 阳1创式中,We(Cewt)表示t时段环境治理成本评价的隶属度;Cwv m。、表示未进行能量管 理前的环境治理成本。
[0144] 考虑动态过程后最终的环境治理成本评价函数y 5侣J如式(15)所示:
(15)
[0146] 六、综合优化目标函数 阳147] 表1中的评价体系分为五层,上面四层描述了系统的整体目标及其细分指标的评 价方法,第五层主要用于附加说明计算过程中需要遵循的约束条件。
[0148] 综合优化目标就是面向表1中的各个指标建立一个多目标优化函数。
[0149] 回顾表
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