专利名称：一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法
技术领域：
本发明涉及一种微电网规划、运行与管理，尤其涉及一种并网运行模式下的微电 网实时能量优化调度方法。
背景技术：
微电网是由各种分布式电源、储能单元、负荷以及控制保护系统组成的集合，通过 相关控制装置间的协调配合，为负荷提供较高可靠性和高质量电能。微电网因其环境友好、 建设成本低等因素已经成为大电网的有益补充，得到越来越多的重视和研究。在确保微电 网安全稳定运行的基础上，微电网的经济优化运行是能量管理研究中的一个重要内容。目前，国内外在微电网能量优化调度方面已经做了一些研究，在文献[1] [5]中 主要从微电网运行成本最低和环境效益最好方面建立能量优化模型，通过优化模型求解结 果调度各可调度微电源的有功功率，对其无功功率输出却不做优化，且都没有考虑微电网 自身的网络结构，使得优化结果欠缺实际，另外，对于微电网中的蓄电池的使用也只是无依 据的循环充电放电，并没有对蓄电池充放电进行优化，从而没有充分利用蓄电池提高微电 网运行的经济性。相关文献[1] 丁明，张颖媛，茆美琴，杨为，刘小平.集中控制式微电网系统的稳态建模与运 行优化[J]·电力系统自动化，2009，33 (24) :78_82。[2]陈达威，朱桂萍.微电网负荷优化分配[J].电力系统自动化，2010,34(20) 45-48。[3]Mohamed FA, Koivo HN. MicroGrid Online Management andBalancing Using Multiobjective Optimization. 2007 IEEE LAUSANNEPOffERTECH, VOLS 1-5, PP :639_644。[4]牛铭，黄伟，郭佳欢，苏玲.微电网并网时的经济运行研究[J].电网技术， 2010,34(11) :39-42。[5]Mohamed F. and H Koivo. Online Management of MicroGrid with BatteryStorage Using Multiobjective Optimization,，，the first Interna-tional Conferenceon Power Engineering, Energy and Electrical Drives(P0WERENG07),12-14 April2007, Setubal, Portugal. 231-236。
发明内容
为了保证微电网内部蓄电池在使用过程中不处于过充电或过放电状态，同时又充 分发挥微电网内部蓄电池的作用，以提高微电网运行经济性，并帮助大电网进行“削峰填 谷”，区别于现有的微电网能量优化调度方法，本发明的目的是提供一种并网运行模式下的 微电网实时能量优化调度方法。本发明采用的技术方案是包括如下步骤1)根据大电网的负荷情况将一天24小时划分为峰时段、平时段、谷时段三种时 段，如果大电网采用峰谷分时电价，则就依照分时电价所确定的峰时段、平时段和谷时段划分；2)在微电网的实时运行过程中，在每次调度时刻确定当前所处的时段，监测微电 网内的蓄电池的荷电状态S0C，测量各节点负荷的有功功率和无功功率，测量可再生能源发 电的输出有功功率和无功功率；3)如果当前处于谷时段或平时段，则进一步判断当前蓄电池的荷电状态SOC是否 满足SOC < SOCmax,如当前处于峰时段，则进一步判断当前蓄电池的荷电状态是否满足SOC > SOCmin ；4)如果当前处于谷时段或平时段，且不满足SOC < SOCmax,则确定蓄电池可放电， 并进行优化1，满足SOC < SOCmax,则确定蓄电池既可充电又可放电，并进行优化2 ；如果当前 处于峰时段，且满足SOC > SOCmin，则确定蓄电池可放电，并进行优化3，不满足SOC > SOCmin， 则确定以恒定功率对蓄电池充电，并进行优化4 ；5)通过步骤4)中的优化结果得到各微电源的有功功率和无功功率输出指令，然 后将其传送给各微电源，各微电源按照指令输出相应的有功功率和无功功率。所述步骤2)中的调度时刻是指微电网实时能量优化管理是在微电网实时运行过 程中，以每5分钟或15分钟为一时间间隔对微电网进行一次能量优化调度。所述步骤3)中的蓄电池荷电状态SOC是反映蓄电池剩余电量占其总容量的比例 的参数，定义为
权利要求
1.一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法，其特征在于包括如下步骤1)根据大电网的负荷情况将一天24小时划分为峰时段、平时段、谷时段三种时段，如 果大电网采用峰谷分时电价，则就依照分时电价所确定的峰时段、平时段和谷时段划分；2)在微电网的实时运行过程中，在每次调度时刻确定当前所处的时段，监测微电网内 的蓄电池的荷电状态SOC，测量各节点负荷的有功功率和无功功率，测量可再生能源发电的 输出有功功率和无功功率；3)如果当前处于谷时段或平时段，则进一步判断当前蓄电池的荷电状态SOC是否满 足SOC < SOCmax,如当前处于峰时段，则进一步判断当前蓄电池的荷电状态是否满足SOC > SOCmin ；4)如果当前处于谷时段或平时段，且不满足SOC< SOCmax,则确定蓄电池可放电，并进 行优化1，满足SOC < SOCmax,则确定蓄电池既可充电又可放电，并进行优化2 ；如果当前处于 峰时段，且满足SOC > SOCmin，则确定蓄电池可放电，并进行优化3，不满足SOC > SOCmin，则 确定以恒定功率对蓄电池充电，并进行优化4 ；5)通过步骤4)中的优化结果得到各微电源的有功功率和无功功率输出指令，然后将 其传送给各微电源，各微电源按照指令输出相应的有功功率和无功功率。
2.根据权利要求1所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化方法，其特征在 于所述步骤2)的调度时刻是指微电网实时能量优化管理是在微电网实时运行过程中，以 每5分钟或15分钟为一时间间隔对微电网进行一次能量优化调度。
3.根据权利要求1所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化方法，其特征在 于所述步骤3)中的蓄电池荷电状态SOC是反映蓄电池剩余电量占其总容量的比例的参 数，定义为
4.根据权利要求1所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法，其特 征在于所述步骤4)中的优化1是指求解所建立的能量优化模型1，能量优化模型1以微 电网运行成本最低为目标，以微电网内各可调度微电源的开停机状态、各可调度微电源的 有功输出、与大电网之间的买卖电功率、蓄电池的放电功率和各无功输出可调节电源的无 功功率为优化变量，能量优化模型1为混合整数非线性规划问题，其目标函数
5.根据权利要求1或4所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法， 其特征在于所述步骤4)中的优化2是指求解所建立的能量优化模型2，能量优化模型2以 微电网运行成本最低为目标，以微电网内各可调度微电源的开停机状态、各可调度微电源 的有功输出、与大电网之间的买卖电功率、蓄电池的放电功率和各无功输出可调节电源的 无功功率为优化变量，能量优化模型2为混合整数非线性规划问题，其目标函数与能量优 化模型1相同，其约束条件与能量优化模型1基本相同，只是约束条件中的“(c)蓄电池的 放电有功功率约束”有变化，能量优化模型2的约束条件中的“(c)蓄电池的放电有功功率 约束”为
6.根据权利要求1或4所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法， 其特征在于所述步骤4)中的优化3是指求解所建立的能量优化模型3，能量优化模型3以 微电网运行成本最低为目标，以微电网内各可调度微电源的开停机状态、各可调度微电源的有功输出、与大电网之间的买卖电功率、蓄电池的放电功率和各无功输出可调节电源的 无功功率为优化变量，能量优化模型3为混合整数非线性规划问题，其约束条件与能量优 化模型1相同，其目标函数与能量优化模型1略微不同，不同之处在于能量优化模型3的目 标函数中的Xbat项与能量优化模型1的目标函数中的Xbat项设计得不一样，能量优化模型 3的目标函数为
7.根据权利要求1或4所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法， 其特征在于所述步骤4)中的优化4是指求解所建立的能量优化模型4，能量优化模型4 以微电网运行成本最低为目标，以微电网内各可调度微电源的开停机状态、各可调度微电 源的有功输出、与大电网之间的买卖电功率和各无功输出可调节电源的无功功率为优化变 量，能量优化模型4为混合整数非线性规划问题，相对于能量优化模型1，能量优化模型4的 目标函数中没有Xbat项，能量优化模型4的目标函数为
8.根据权利要求1所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优化方法，其特征在 于所述步骤4)中的以恒定功率对蓄电池充电，并进行优化4是指在优化4中蓄电池的充 放电功率不参与优化，而以恒定功率对蓄电池充电，此时蓄电池相当于一恒定的负荷，且将 对蓄电池充电的恒定功率计入到蓄电池所在的微电网网络节点处的负荷中去，对蓄电池的 恒定充电功率为
9.根据权利要求1或4或5或6或7所述的一种并网运行模式下的微电网实时能量优 化方法，其特征在于所述步骤5)中的优化结果是指通过求解步骤4)中的优化1、优化2、 优化3和优化4所涉及的能量优化模型1、能量优化模型2、能量优化模型3和能量优化模型 4而得到的结果，包括微电网内各可调度微电源的开停机状态、各可调度微电源的有功输出 值、与大电网之间的买卖电功率值、蓄电池的放电功率值和各无功输出可调节电源的无功 功率值。
全文摘要
本发明公开了一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法。该方法首先根据大电网负荷情况将一天24小时划分为峰时段、平时段和谷时段，然后在微电网实时运行过程中实时监测微电网内蓄电池的工作状态，根据当前所处的不同时段和蓄电池所处的不同工作状态采用不同的能量优化策略，以确定微电网内各可调度微电源的有功功率输出、蓄电池的充放电功率、与电网交互的有功功率和无功可调节电源的无功功率调度指令。本发明所适用的微电网由可再生能源发电、可调度微电源以及蓄电池组成，本发明既可以提高微电网运行的经济性和可靠性，又可以帮助大电网进行“削峰填谷”，同时有利于延长蓄电池的使用寿命。
文档编号H02J3/00GK102104251SQ20111004506
公开日2011年6月22日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者刘霞, 江全元, 王云, 石庆均, 程玮, 耿光超, 薛美东 申请人:浙江大学