一种并网型微电网优化配置方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种并网型微电网优化配置方法和系统。该方法包括：针对预先设定的N种配置方案中的每种配置方案，获取该配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案；结合每种配置方案在各调度周期的最优运行方案，计算微电网在该配置方案下的优化目标值（反映供电经济性水平）；获取优化目标值最小的配置方案作为并网型微电网的最优配置方案。针对现有优化配置方法采用固定运行方案的不足，本发明通过对并网型微电网的运行方案进行寻优实现了优化调度，以保证并网型微电网运行在最优工况，并将优化调度结果返回作为优化配置的依据，最终结合优化调度情况从供电经济性角度确定出并网型微电网的最优配置方案，提高了寻优准确度。
【专利说明】—种并网型微电网优化配置方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明属于微电网优化配置和优化调度【技术领域】，尤其涉及一种并网型微电网优化配置方法和系统。
【背景技术】
[0002]微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，按照是否与大电网相连，微电网可分为并网型和独立型两种类型。
[0003]目前，针对并网型微电网优化配置的研究较少。较典型的可用于对并网型微电网进行优化配置的为美国国家能源实验室开发的HOMER软件，该软件提供了两种固定的微电网运行方案供用户选择。利用该软件实现并网型微电网优化配置的方法如下:针对预先设定的不同配置方案，采用遍历算法，在用户选择的固定运行方案下，基于仿真全年时段并网型微电网的运行工况，比较不同配置方案对应的经济成本(供电经济性)，实现对预先设定的上述不同配置方案进行寻优，最终得到并网型微电网的最优配置方案。
[0004]由于HOMER软件采用固定运行方案，未充分考虑并网型微电网运行过程中负荷和资源的实际情况，从而不能保证并网型微电网运行在最优工况，进而影响了寻优准确度，导致最终得到的优化配置方案存在一定的偏差。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种并网型微电网优化配置方法和系统，以解决上述问题，提高寻优准确度，得到最佳的配置方案。
[0006]为此，本发明公开如下技术方案:
[0007]一种并网型微电网优化配置方法，包括:
[0008]设定并网型微电网的N种配置方案，所述N种配置方案符合预先设定的约束条件，其中，所述N为大于I的自然数；
[0009]基于所述N种配置方案中的每种配置方案，获取所述配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案，所述预设时长包括并网型微电网的M个调度周期，其中，所述M为大于I的自然数；
[0010]依据每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值，所述优化目标反映并网型微电网的供电经济性；
[0011]获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案。
[0012]优选的，所述约束条件包括系统运行平衡约束、微源运行约束、自平衡率约束和稳定性约束。
[0013]优选的，所述配置方案具体包括风力发电机的类型和容量信息、光伏的类型和容量信息以及储能电池的类型和容量信息。[0014]优选的，所述优化目标包括设备成本和年购电费用。
[0015]优选的，所述方法中，在所述基于所述N种配置方案中的每种配置方案，获取所述配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案之前，还包括:
[0016]设置迭代参数X，并将所述N种配置方案标记为初始种群P ；
[0017]优选的，所述方法中，在所述获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案之前，还包括:
[0018]依据对应的优化目标值对所述初始种群P中的N种配置方案进行排序；
[0019]采用锦标赛选择法，从所述初始种群P中选择父代种群S，并对所述父代种群S进行遗传操作，得到子代种群Q，其中，所述父代种群S、子代种群Q分别包括不少于一个的配置方案;
[0020]获取所述子代种群Q中每个配置方案下，并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案；
[0021]依据子代种群Q中每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述子代种群Q中所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值；
[0022]将父代种群S和子代种群Q合并形成中间种群R ;
[0023]判断迭代参数是否达到预设数值；
[0024]若判断结果为是，则对中间种群R执行:获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案；
[0025]若判断结果为否，则对中间种群R进行排序，并从中间种群R中选择新的种群P’，并将所述种群P’作为新的初始种群P，其中:所述种群P’包括N个配置方案，所述N个配置方案各自对应的优化目标值小于中间种群R中所述N个配置方案除外的其他配置方案对应的优化目标值；之后，转至执行:采用锦标赛选择法，从所述初始种群P中选择父代种群S，并对所述父代种群S进行遗传操作，得到子代种群Q。
[0026]一种并网型微电网优化配置系统，包括:设定模块、最优运行方案获取模块、计算模块和最优配置方案获取模块，其中:
[0027]所述设定模块，用于设定并网型微电网的N种配置方案，所述N种配置方案符合预先设定的约束条件，其中，所述N为大于I的自然数；
[0028]所述最优运行方案获取模块，用于基于所述N种配置方案中的每种配置方案，获取所述配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案，所述预设时长包括并网型微电网的M个调度周期，其中，所述M为大于I的自然数；
[0029]所述计算模块，用于依据每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值，所述优化目标反映并网型微电网的供电经济性；
[0030]所述最优配置方案获取模块，用于获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案。
[0031]优选的，所述系统还包括:
[0032]参数设置模块，用于设置迭代参数X，并将所述N种配置方案标记为初始种群P，所述参数设置模块与所述设定模块和所述最优运行方案获取模块相连。[0033]优选的，所述系统还包括排序模块、选择模块、子代最优运行方案获取模块、子代计算模块、合并模块和判断模块，其中:
[0034]所述排序模块，与所述计算模块相连，用于依据对应的优化目标值对所述初始种群P中的N种配置方案进行排序；
[0035]所述选择模块，用于采用锦标赛选择法，从所述初始种群P中选择父代种群S，并对所述父代种群S进行遗传操作，得到子代种群Q，其中，所述父代种群S、子代种群Q分别包括不少于一个的配置方案；
[0036]所述子代最优运行方案获取模块，用于获取所述子代种群Q中每个配置方案下，并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案；
[0037]所述子代计算模块，用于依据子代种群Q中每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述子代种群Q中所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值；
[0038]所述合并模块，用于将父代种群S和子代种群Q合并形成中间种群R ;
[0039]所述判断模块，用于判断迭代参数是否达到预设数值；并在判断结果为是时，针对中间种群R触发执行所述最优配置方案获取模块；在判断结果为否时，对中间种群R进行排序，并从中间种群R中选择新的种群P’，将所述种群P’作为新的初始种群P，其中:所述种群P’包括N个配置方案，所述N个配置方案各自对应的优化目标值小于中间种群R中所述N个配置方案除外的其他配置方案对应的优化目标值；之后，触发执行所述选择模块。
[0040]本发明实施例提供的并网型微电网优化配置方法，针对设定的N种配置方案中的每种配置方案，均获取该配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案，具体实施时，可结合调度周期内负荷和资源情况，采用混合整数规划模型求解方法对并网型微电网的运行方案进行寻优；后续结合每种配置方案在各个调度周期对应的最优运行方案，计算微电网在该配置方案下的优化目标值(反映供电经济性水平)。以最终确定并网型微电网的最优配置方案。可见，针对现有优化配置方法采用固定运行方案的不足，本发明通过对并网型微电网的运行方案进行寻优实现了优化调度，以保证并网型微电网运行在最优工况，并将优化调度结果返回作为优化配置的依据，最终结合优化调度情况从供电经济性角度确定出并网型微电网的最优配置方案，提高了寻优准确度，规避了得出的优化配置方案存在偏差的这一缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1是本发明公开的并网型微电网的结构示意图；
[0043]图2是本发明实施例一公开的并网型微电网优化配置方法的一种流程图；
[0044]图3是本发明实施例二公开的并网型微电网优化配置方法的另一种流程图；
[0045]图4是本发明实施例二公开的并网型微电网优化配置方法的具体应用实例流程图；[0046]图5是本发明实施例三公开的并网型微电网优化配置系统的一种结构示意图；
[0047]图6是本发明实施例三公开的并网型微电网优化配置系统的另一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0048]为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结解释如下:
[0049]微电网:由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统，微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，按照是否与大电网相连，其可分为并网型和独立型两种类型。
[0050]优化配置:根据微电网内负荷、可利用资源情况以及用户用电要求，同时考虑设备的响应特性、效率、费用以及运行方案等，优化确定相关微电源单元的类型和容量等参数，以提高整个系统的可靠性、安全性和经济性。
[0051]自平衡能力:微电网依靠自身所能供应的负荷比例，在一定程度上反映了微电网对大电网的依赖程度。
[0052]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]在对本发明的并网型微电网优化配置方法和系统进行说明之前，首先对并网型微电网的系统结构进行介绍。请参见图1，图1示出了典型的并网型微电网的结构，主要包括风力发电机101、光伏102和储能电池103。其中，风力发电机101、光伏102、储能电池103通过各自的变流器104接入交流母线107，风力发电机101、光伏102、储能电池103与负荷105共同构成了并网型微电网，并网型微电网与大电网106相连，在条件允许的情况下，并网型微电网与大电网106之间存在电能的双向交互。以下将通过各实施例对本发明的方法和系统进行详细说明。
[0054]实施例一
[0055]本发明实施例一公开了一种并网型微电网优化配置方法，请参见图1，该方法包括:
[0056]S1:设定并网型微 电网的N种配置方案，所述N种配置方案符合预先设定的约束条件，其中，所述N为大于I的自然数。
[0057]其中，所述配置方案具体包括风力发电机的类型和容量信息、光伏的类型和容量信息以及储能电池的类型和容量信息。本实施例考虑并网型微电网的实际运行情况，设定的各配置方案满足如下约束条件:系统运行平衡约束、微源运行约束、自平衡率约束和稳定性约束。
[0058]I)系统运行平衡约束
[0059]式(I)示出了并网型微电网的系统运行平衡约束:
[0060]Pwt (t) +Ppv (t) +Pgrid-1n (t) -Pgrid-OUt ⑴"Pbess-1n ⑴ +PbeSS-out ⑴ _Pload ⑴=0 ( I )
[0061 ]其中，式(I)中，Pwt (t)、Ppv (t) >Pgrid_in⑴、
Pgrid—out (t)、Pbess—in(t)、Pbess—out
(t)、P
load
(t)
分别表不风力发电机的输出功率、光伏的输出功率、大电网向并网型微电网的输入功率、并网型微电网向大电网的输出功率、储能电池充电功率、储能电池放电功率及负荷功率。[0062]2)微源运行约束
[0063]风力发电机和光伏的输出功率应小于由装机容量及对应时刻风速和光照强度所决定的最大理论输出功率，如式(2)所示:
[0064]
【权利要求】
1.一种并网型微电网优化配置方法，其特征在于，包括: 设定并网型微电网的N种配置方案，所述N种配置方案符合预先设定的约束条件，其中，所述N为大于I的自然数； 基于所述N种配置方案中的每种配置方案，获取所述配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案，所述预设时长包括并网型微电网的M个调度周期，其中，所述M为大于I的自然数； 依据每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值，所述优化目标反映并网型微电网的供电经济性； 获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案。
2.根据权利要求1所述的并网型微电网优化配置方法，其特征在于，所述约束条件包括系统运行平衡约束、微源运行约束、自平衡率约束和稳定性约束。
3.根据权利要求1所述的并网型微电网优化配置方法，其特征在于，所述配置方案具体包括风力发电机的类型和容量信息、光伏的类型和容量信息以及储能电池的类型和容量信息。
4.根据权利要求1所述的 并网型微电网优化配置方法，其特征在于，所述优化目标包括设备成本和年购电费用。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的并网型微电网优化配置方法，其特征在于，在所述基于所述N种配置方案中的每种配置方案，获取所述配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案之前，还包括: 设置迭代参数X，并将所述N种配置方案标记为初始种群P。
6.根据权利要求5所述的并网型微电网优化配置方法，其特征在于，在所述获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案之前，还包括: 依据对应的优化目标值对所述初始种群P中的N种配置方案进行排序； 采用锦标赛选择法，从所述初始种群P中选择父代种群S，并对所述父代种群S进行遗传操作，得到子代种群Q，其中，所述父代种群S、子代种群Q分别包括不少于一个的配置方案； 获取所述子代种群Q中每个配置方案下，并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案； 依据子代种群Q中每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述子代种群Q中所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值； 将父代种群S和子代种群Q合并形成中间种群R ； 判断迭代参数是否达到预设数值； 若判断结果为是，则对中间种群R执行:获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案； 若判断结果为否，则对中间种群R进行排序，并从中间种群R中选择新的种群P’，并将所述种群P’作为新的初始种群P，其中:所述种群P’包括N个配置方案，所述N个配置方案各自对应的优化目标值小于中间种群R中所述N个配置方案除外的其他配置方案对应的优化目标值；之后，转至执行:采用锦标赛选择法，从所述初始种群P中选择父代种群S，并对所述父代种群S进行遗传操作，得到子代种群Q。
7.—种并网型微电网优化配置系统，其特征在于，包括:设定模块、最优运行方案获取模块、计算模块和最优配置方案获取模块，其中: 所述设定模块，用于设定并网型微电网的N种配置方案，所述N种配置方案符合预先设定的约束条件，其中，所述N为大于I的自然数； 所述最优运行方案获取模块，用于基于所述N种配置方案中的每种配置方案，获取所述配置方案下并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案，所述预设时长包括并网型微电网的M个调度周期，其中，所述M为大于I的自然数； 所述计算模块，用于依据每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值，所述优化目标反映并网型微电网的供电经济性； 所述最优配置方案获取模块，用于获取对应的优化目标值最小的配置方案，将获取的所述配置方案作为并网型微电网的最优配置方案。
8.根据权利要求7所述的并网型微电网优化配置系统，其特征在于，还包括: 参数设置模块，用于设置迭代参数X，并将所述N种配置方案标记为初始种群P，所述参数设置模块与所述设定模块和所述最优运行方案获取模块相连。
9.根据权利要求8所述的并网型微电网优化配置系统，其特征在于，还包括:排序模块、选择模块、子代最优运行方案获取模块、子代计算模块、合并模块和判断模块，其中: 所述排序模块，与所述计算模块相连，用于依据对应的优化目标值对所述初始种群P中的N种配置方案进行排序； 所述选择模块，用于采用锦标赛选择法，从所述初始种群P中选择父代种群S，并对所述父代种群S进行遗传操作，得到子代种群Q，其中，所述父代种群S、子代种群Q分别包括不少于一个的配置方案； 所述子代最优运行方案获取模块，用于获取所述子代种群Q中每个配置方案下，并网型微电网在预设时长内每个调度周期的最优运行方案； 所述子代计算模块，用于依据子代种群Q中每一配置方案，以及所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内每个调度周期的最优运行方案，计算所述子代种群Q中所述配置方案下并网型微电网在所述预设时长内的优化目标值； 所述合并模块，用于将父代种群S和子代种群Q合并形成中间种群R ； 所述判断模块，用于判断迭代参数是否达到预设数值；并在判断结果为是时，针对中间种群R触发执行所述最优配置方案获取模块；在判断结果为否时，对中间种群R进行排序，并从中间种群R中选择新的种群P’，将所述种群P’作为新的初始种群P，其中:所述种群P’包括N个配置方案，所述N个配置方案各自对应的优化目标值小于中间种群R中所述N个配置方案除外的其他配置方案对应的优化目标值；之后，触发执行所述选择模块。
【文档编号】G06Q50/06GK103778484SQ201410054138
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】赵波, 陈健, 周丹, 张雪松, 李鹏 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司电力科学研究院