一种微电网分布式最优经济调度方法及系统

本发明属于分布式发电，更具体地，涉及一种微电网分布式最优经济调度方法及系统。

背景技术：

1、微电网中基于风、光等可再生能源的发电设备多样性与电力电子变电设备低惯性给系统稳定运行带来了极大的挑战，因此，设计满足潮流平衡及发电约束的最优经济调度策略非常重要。在电力系统中被广泛应用的集中式优化策略存在着可靠性低、响应速度慢等缺陷，故分布式最优经济调度是当下的研究热点之一。

2、在分布式最优经济调度方法中，比较重要的环节是设计合适的惩罚函数以对处于发电上下界约束之外的次优解赋予惩罚值以对次优解进行约束。现有的分布式最优经济调度方法在处理发电约束时，采用的惩罚函数导致求解的次优解(最小发电成本)与实际最优解(实际最小发电成本)之间的优化误差较大，导致求解的发电成本并非最低。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种微电网分布式最优经济调度方法及系统，其目的在于降低微电网分布式发电设备的发电成本。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种微电网分布式最优经济调度方法，包括：

3、设计惩罚函数，以构建综合发电约束与目标函数的拉格朗日函数c∈(p)，其中，所述目标函数为最小化微电网分布式发电设备的发电成本；

4、在潮流平衡约束下，求解所述拉格朗日函数c∈(p)的最小值，所述最小值对应的解为使所述发电成本最小的发电功率参考值

5、使所述分布式发电设备输出功率跟踪至所述发电功率参考值

6、其中，当所述发电功率参考值大于发电上界约束时，所述惩罚函数为：

7、当所述发电功率参考值小于发电下界约束时，所述惩罚函数为：

8、其中，pi表示分布式发电设备i的输出功率，i＝1,2,…,n，n表示分布式发电设备的总数，τ为调节优化误差的正常数。

9、进一步地，在全空间域，所述惩罚函数为：

10、

11、其中，p∈,i(pi)表示所述惩罚函数，且

12、进一步地，所述拉格朗日函数c∈(p)为：

13、

14、其中，λ为拉格朗日乘子，p∈,i(pi)为所述惩罚函数；ci(pi)表示发电成本。

15、进一步地，在潮流平衡约束下，求解拉格朗日函数c∈(p)的最小值，包括：

16、根据潮流平衡约束和所述拉格朗日函数c∈(p)构建拉格朗日函数l∈(p)：

17、

18、其中，λ为正常数，为潮流平衡约束项，pl,i表示与分布式发电设备i相连的负荷，ιi表示分布式发电设备i输电产生的线路损耗系数，ιl,i表示负荷用电产生的线路损耗系数；

19、求解所述拉格朗日函数l∈(p)的最小值对应的解即为使所述发电成本最小的发电功率参考值

20、进一步地，求解所述拉格朗日函数l∈(p)的最小值，包括：

21、s1、采集微电网中分布式通讯网络中当前节点信息以及邻居节点的信息其中，所述当前节点是指当前的发电设备，所述邻居节点是指与当前发电设备相连的发电设备；ιj表示分布式发电设备j输电产生的线路损耗系数；ξi、νi为中间变量；

22、s2、计算当前的参量误差其中，ni表示与分布式发电设备i相连的邻居发电设备集合，aij表示正增益；

23、s3、采用分布式预设时间优化策略对当前的参量误差及梯度项进行更新，得到更新的ξi、νi；其中，所述梯度项为所述拉格朗日函数c∈(p)对进行偏微分得到；

24、s4、将更新的ξi、vi作为当前的ξi、νi，并重复s1-s3，直至在预设时间ta内实现收敛；其中，收敛后的使所述拉格朗日函数l∈(p)最小。

25、进一步地，所述分布式预设时间优化策略为：

26、

27、

28、

29、式中，ω(t)为时变增益，时变增益r1、r2为系数，t表示当前时刻，为局部功率不匹配项；参量上方的·表示参量对时间的导数。

30、进一步地，所述拉格朗日函数l∈(p)最小值对应的解与实际最优解之间的优化误差为：

31、

32、其中，表示实际最优解，表示使所述拉格朗日函数l∈(p)最小的解，表示实际最小发电成本，表示计算得到的最小发电成本；μ为拉格朗日乘子，

33、按照本发明的第二方面，提供了一种微电网分布式最优经济调度系统，用于执行第一方面任意一项所述的微电网分布式最优经济调度方法，所述微电网分布式最优经济调度系统包括：

34、惩罚函数设计模块，用于设计惩罚函数，以构建综合发电约束与目标函数的拉格朗日函数c∈(p)，其中，所述目标函数为最小化微电网分布式发电设备的发电成本；

35、求解模块，用于在潮流平衡约束下，求解所述拉格朗日函数c∈(p)的最小值，所述最小值对应的解为使所述发电成本最小的发电功率参考值

36、控制模块，用于使所述分布式发电设备输出功率跟踪至所述发电功率参考值

37、其中，所述惩罚函数设计模块中，当所述发电功率参考值大于发电上界约束piu时，所述惩罚函数为：

38、当所述发电功率参考值小于发电下界约束时，所述惩罚函数为：

39、其中，pi表示分布式发电设备i的输出功率，i＝1,2,…,n，n表示分布式发电设备的总数，τ为调节优化误差的正常数。

40、按照本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括计算机可读存储介质和处理器；

41、所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

42、所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令执行第一方面任一项所述的微电网分布式最优经济调度方法。

43、按照本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的微电网分布式最优经济调度方法。

44、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

45、(1)本发明的微电网分布式发电最优经济调度方法，通过设计惩罚函数，针对分布式发电设备最优经济调度问题，构建综合分布式发电设备最优经济调度中发电约束与目标函数的拉格朗日函数c∈(p)，将发电约束及潮流平衡约束下的发电成本最小化问题转换为求解拉格朗日函数最小值的问题，该最小值对应的解即为使发电成本最小的发电功率的参考值当计算的解在发电上下界约束之外时，本发明设计的惩罚函数能够在拉格朗日函数c∈(p)微分连续的前提下使优化目标具有一极大惩罚项，以使计算的解更加靠近发电成本上下界约束点，进而使得到的最小发电成本更加接近实际最小发电成本，降低了优化误差，也即，降低了微电网分布式发电设备的发电成本。

46、(2)进一步地，本发明设计的分布式预设时间最优经济调度策略，通过调节预设时间参数ta可以实现对收敛时间的灵活调控，间接提升了收敛速度。

47、(3)进一步地，本发明在设计分布式预设时间最优经济调度策略时，考虑了线路损耗对求解结果的影响，使得求解结果更加准确。

48、(4)进一步地，本发明的方法，计算得到的最小发电成本与实际最小发电成本之间的优化误差可以被参数τ调控在任一允许的范围内。

49、总而言之，本发明的微电网分布式发电最优经济调度方法能够减小优化误差；且微电网中输出功率参考值的收敛时间可被预先设定，通过调节预设时间参数可以灵活调整收敛时间。