水路交通自洽能源系统多用能场景运行模态能量调度方法

本技术涉及微电网优化调度，具体地，涉及一种水路交通自洽能源系统多用能场景运行模态能量调度方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，太阳能、风能、潮汐能等多种可再生能源在水路交通领域的应用成为可能。但是，可再生能源发电具有较强的随机性和间歇性，为了保证水路交通自洽能源系统的稳定运行，不可避免会产生“弃风弃光”现象，同时，水路交通自洽能源系统负荷较大，在用电高峰期，系统出力难以完全满足负荷需求，可能需要按照重要程度切除负荷。因此，探索水路交通自洽能源系统多用能场景运行模态划分方法并提出相应的运行策略，以尽可能避免“弃风弃光”现象及用电高峰期切除负荷，成为水路交通自洽能源系统研究的重点与难点问题。总结现有的微电网运行模态划分方法，发现当前多以母线电压为基准对储能系统的运行模态进行划分，并提出相应运行模态下储能系统的运行策略，并未对微电网与主电网间的能量互动进行深入探讨与研究。但在水路交通自洽能源系统的背景下，探索计及系统与主电网间能量交互的系统运行模态划分方法及运行策略对于减少系统“弃风弃光”现象及负荷切除现象具有重要意义，但当前文献对此少有探索。在构建系统优化调度模型方面，当前常用的目标函数有包含运维成本、调度成本在内的系统日运行成本最小经济性目标函数，包含污染物惩罚成本、环境效益成本在内的绿色性目标函数，但均没有考虑系统弃风弃光惩罚成本以及切负荷成本。总结优化调度模型求解方法，发现当前常用的求解方法包括数学优化算法和人工智能算法两大类，人工智能算法可分为群体智能算法和深度学习算法两大类，但群体智能算法求解不稳定，易陷入局部最优，且数学优化算法不适用于计算复杂度较高的场合。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的至少一个不足，本技术提供一种tte交换机业务调度优先级测试方法及装置。

2、第一方面，提供一种水路交通自洽能源系统多用能场景运行模态能量调度方法，包括：

3、确定当前调度周期中每个时刻对应的系统运行模态；系统运行模态包括风-光-水能量最优利用模态、风-光-水能量充足模态、风-光-水能量过剩模态、风-光-水能量不足模态、风-光-水能量严重不足模态；

4、根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量；

5、根据每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量和系统弃风弃光弃水量构建水路交通自洽能源系统优化调度模型；

6、采用dqn算法求解水路交通自洽能源系统优化调度模型，得到每个时刻对应的最优的水力发电系统出力。

7、在一个实施例中，风-光-水能量最优利用模态，满足以下公式：

8、ppv(t)+pwt(t)+phy(t)-pload(t)＝0

9、其中，ppv(t)为t时刻光伏发电系统发电功率；pwt(t)为t时刻风力发电系统发电功率；phy(t)为t时刻水力发电系统发电功率；pload(t)为t时刻港区负荷功率；

10、风-光-水能量充足模态，满足以下公式：

11、0<ppv(t)+pwt(t)+phy(t)-pload(t)≤pgridmax(t)+pcmax(t)

12、pcmax(t)＝[socmax-soc(t-1)]*eb

13、其中，pgridmax(t)为t时刻电网馈电或取电功率极限；pcmax(t)为t时刻储能系统的最大充电功率；socmax为储能系统的荷电状态最大值；soc(t-1)为t-1时刻储能系统荷电状态；eb为储能系统容量；

14、风-光-水能量过剩模态，满足以下公式：

15、ppv(t)+pwt(t)+phy(t)-pload(t)>pgridmax(t)+pcmax(t)

16、pcmax(t)＝[socmax-soc(t-1)]*eb

17、风-光-水能量不足模态，满足以下公式：

18、0<pload(t)-[ppv(t)+pwt(t)+phy(t)]≤pgridmax(t)+pfmax(t)

19、pfmax(t)＝[soc(t-1)-socmin]*eb

20、其中，pfmax(t)为t时刻储能系统的最大放电功率；socmin为储能系统的荷电状态最小值；

21、风-光-水能量严重不足模态，满足以下公式：

22、pload(t)-[ppv(t)+pwt(t)+phy(t)]>pgridmax(t)+pfmax(t)。

23、在一个实施例中，根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量，包括：

24、当确定的系统运行模态为风-光-水能量最优利用模态时，每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量均为0。

25、在一个实施例中，根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量，包括：

26、当确定的系统运行模态为风-光-水能量充足模态时，系统运行策略如下：

27、步骤1，计算风光水出力之和与负荷功率的差值的绝对值p(t)；

28、步骤2，判断储能系统是否可用，若不可用，pbrss(t)＝0，执行步骤3，若可用，执行步骤4；

29、步骤3，判断电网是否可消纳多余电能，若可消纳，t时刻的电网出力pgrid(t)＝-p(t)，若不可消纳，pgrid(t)＝-pgridmax(t)，pgridmax(t)为t时刻电网馈电或取电功率极限，t时刻系统弃风弃光弃水量pq(t)＝p(t)-pgridmax(t)；

30、步骤4，判断电网馈电成本是否小于储能充电成本，若是，执行步骤5，若否，执行步骤6；

31、步骤5，判断电网是否可消纳多余电能，若可消纳，pgrid(t)＝-p(t)，t时刻的储能出力pbess(t)＝0；若不可消纳，pgrid(t)＝-pgridmax(t)，pbess(t)＝-[p(t)-pgridmax(t)]；

32、步骤6，判断储能系统是否可消纳多余功率，若可消纳，pgrid(t)＝0，t时刻的储能出力pbess(t)＝-p(t)；若不可消纳，pgrid(t)＝-[p(t)-pcmax(t)，pcmax(t)为t时刻储能系统的最大充电功率，pbess(t)＝-pcmax(t)。

33、在一个实施例中，根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量，包括：

34、当确定的系统运行模态为风-光-水能量过剩模态时，系统运行策略如下：

35、步骤1，计算风光水出力之和与负荷功率的差值的绝对值p(t)；

36、步骤2，判断储能系统是否可用，若不可用，t时刻的储能出力pbess(t)＝0，t时刻的电网出力pgrid(t)＝-pgridmax(t)，pgridmax(t)为t时刻电网馈电或取电功率极限，t时刻系统弃风弃光弃水量pq(t)＝p(t)-pgridmax(t)；

37、若可用，pgrid(t)＝-pgridmax(t)，pbess(t)＝-pcmax(t)，pq(t)＝p(t)-pgridmax(t)-pcmax(t)，pcmax(t)为t时刻储能系统的最大充电功率。

38、在一个实施例中，根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量，包括：

39、当确定的系统运行模态为风-光-水能量不足模态时，系统运行策略为：

40、步骤1，计算风光水出力之和与负荷功率的差值的绝对值p(t)；

41、步骤2，判断储能系统是否可用，若不可用，执行步骤3，若可用，执行步骤4；

42、步骤3，判断电网是否可补足缺额电能，若是，t时刻的电网出力pgrid(t)＝p(t)；若否，pgrid(t)＝pgridmax(t)，t时刻系统切负荷量pfh(t)＝p(t)-pgridmax(t)，pgridmax(t)为t时刻电网馈电或取电功率极限；

43、步骤4，判断电网取电成本是否小于储能放电成本，若是，执行步骤5，若否，执行步骤6；

44、步骤5，判断电网是否可补足缺额电能，若是，pgrid(t)＝p(t)，t时刻的储能出力pbess(t)＝0，若否，pgrid(t)＝pgridmax(t)，pbess(t)＝p(t)-pgridmax(t)；

45、步骤6，判断储能是否可补足缺额电能，若是，pbess(t)＝p(t)，pgrid(t)＝0，若否，pbess(t)＝fmax(t)，pgrid(t)＝p(t)-fmax(t)，pfmax(t)为t时刻储能系统的最大放电功率。

46、在一个实施例中，根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量，包括：

47、当确定的系统运行模态为风-光-水能量严重不足模态时，系统运行策略为：

48、步骤1，计算风光水出力之和与负荷功率的差值的绝对值p(t)；

49、步骤2，判断储能系统是否可用，若不可用，t时刻的储能出力pbess(t)＝0，t时刻的电网出力pgrid(t)＝pgridmax(t)，pfh(t)＝p(t)-pgridmax(t)，pgridmax(t)为t时刻电网馈电或取电功率极限；若可用，pgrid(t)＝pgridnax(t)，pbess(t)＝fmax(t)，pfmax(t)为t时刻储能系统的最大放电功率，t时刻系统切负荷量pfh(t)＝p(t)-pgridmax(t)-pfmax(t)。

50、在一个实施例中，水路交通自洽能源系统优化调度模型的目标函数为：

51、

52、其中，f为调度周期内微电网的总发电成本；t为调度周期；f1(t)为t时刻微电源的运行维护成本；f2(t)为t时刻微电网与外界的能量交换成本；f3(t)为t时刻微电网切负荷成本；f4(t)为t时刻系统弃风弃光弃水惩罚；

53、t时刻微电源的运行维护成本f1(t)：

54、

55、其中，n为微电源的个数，αi为第i个微电源的运行维护成本系数；pi(t)为第i个微电源t时刻的发电功率；

56、t时刻微电网与外界的能量交换成本f2(t)：

57、f2(t)＝grid(t)+es(t)

58、cgrid(t)＝gg(t)pgg(t)-gs(t)pgs(t)

59、ces(t)＝eg(t)peg(t)-es(t)pes(t)

60、其中，cgrid(t)为t时刻电网交互成本，ces(t)为t时刻储能交互成本；cgg(t)为t时刻大电网的购电价格，ceg(t)为t时刻储能系统的购电价格；pgg(t)为t时刻电网购电量，peg(t)为t时刻储能放电量；cgs(t)为t时刻大电网的售电价格，ces(t)为t时刻储能系统的售电价格；pgs(t)为t时刻电网售电量，pes(t)为t时刻储能充电量；

61、t时刻微电网切负荷成本f3(t)：

62、f3(t)＝cfh(t)pfh(t)

63、其中，cfh(t)为t时刻系统切负荷成本；pfh(t)为t时刻系统切负荷量；

64、t时刻系统弃风弃光弃水惩罚f4(t)：

65、f4(t)＝cq(t)pq(t)

66、其中，cq(t)为t时刻系统弃风弃光弃水惩罚；pq(t)为t时刻系统弃风弃光弃水量。

67、在一个实施例中，目标函数的约束条件包括：

68、功率平衡约束：

69、ppv(t)+pwt(t)+pgrid(t)+phy(t)+pbess(t)+pfh(t)＝pload(t)+pq(t)

70、式中，ppv(t)为t时刻光伏发电系统发电功率，pwt(t)为t时刻风力发电系统发电功率，pgrid(t)为t时刻的电网出力，pbess(t)为t时刻的储能出力，phy(t)为t时刻水力发电系统发电功率，pfh(t)为t时刻系统切负荷量，pload(t)为t时刻港区负荷功率；pq(t)为系统弃风弃光弃水量；

71、功率交换约束：

72、

73、其中，pp为系统和上级电网联络线交换功率，为系统和上级电网联络线可交换功率的上限，为系统和上级电网联络线可交换功率的下限；

74、分布式电源输出功率约束：

75、

76、其中，pdg为分布式电源输出功率，为分布式电源最小输出功率，为分布式电源最大输出功率；

77、储能设备约束：

78、

79、

80、其中，为电池最小容量，为电池最大容量；pcmin为电池的最小充电功率，pcmin为储能系统的最小充电功率，pcmax为储能系统的最大充电功率，pfmin为储能系统的最小放电功率，pfmax为储能系统的最大放电功率。

81、第二方面，提供一种水路交通自洽能源系统多用能场景运行模态能量调度装置，包括：

82、系统运行模态确定模块，用于确定当前调度周期中每个时刻对应的系统运行模态；系统运行模态包括风-光-水能量最优利用模态、风-光-水能量充足模态、风-光-水能量过剩模态、风-光-水能量不足模态、风-光-水能量严重不足模态；

83、模型构建数据获取模块，用于根据确定的系统运行模态对应的系统运行策略，确定每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量、系统弃风弃光弃水量；

84、模块构建模块，用于根据每个时刻对应的储能出力、电网出力、系统切负荷量和系统弃风弃光弃水量构建水路交通自洽能源系统优化调度模型；

85、模型求解模块，用于采用dqn算法求解水路交通自洽能源系统优化调度模型，得到每个时刻对应的最优的水力发电系统出力。

86、相对于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：

87、1、本技术根据新能源发电量、传统发电量与负荷需求之间的能量平衡关系，开创性地将系统分为五大运行模态；构建了各运行模态下的运行策略，深入探究了系统与主电网之间的能量交互关系，保证了电网及储能系统的最大利用，尽可能减少系统弃风弃光功率及切负荷功率；

88、2、本技术构建了适用于所提出的运行策略的优化调度模型，在当前常用经济性目标函数的基础上，增加系统弃风弃光惩罚成本及切负荷成本，以尽可能避免系统弃风弃光现象及切负荷现象；并采用经典深度学习算法—dqn算法求解系统优化调度模型，避免了当前常用的群体智能算法求解稳定性较差的缺点，提高了模型求解的稳定性。