基于双主控动态协作的独立微电网经济调度优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网经济运行技术领域，设及一种基于双主控动态协作的独立微电 网经济调度优化方法，特别是一种基于蓄电池储能系统和柴油发电机组双主控动态协作的 独立微电网经济调度优化方法。
【背景技术】
[0002] 独立微电网的经济调度优化是在确保系统稳定可靠运行的基础上，通过优化调配 分布式电源组合及其出力大小实现系统总发电成本最小化的一项关键技术。由于独立微电 网系统中各分布式电源的种类多样、控制特性各异、运行状态及运行成本各不相同等影响 因素，因此，含多分布式电源独立微电网的经济调度优化是一个高维的、多时间尺度的、多 约束的和非线性的复杂动态优化问题。相对于传统大电网，风光柴蓄混合能源独立微电网 系统中高渗透率的风电和光伏等间歇性电源W及具有独特能量双向流动的蓄电池储能系 统，使得微电网系统经济调度相对于传统大电网的经济调度具有非常大的差异性。
[0003] 经对现有技术的文献检索发现，"独立运行模式下的微网实时能量优化调度"（独 立运行模式下的微网实时能量优化调度[J].中国电机工程学报，2012, 32 (16) : 26-35.) - 文针对含风光柴蓄混合能源的独立微电网能量管理问题，提出了一种独立微电网的实时能 量优化调度方法，将作为主控电源的蓄电池储能装置能量状态划分为4个区间，并缩减作 为系统主控电源的可控型微电源基点运行功率范围，从而根据储能装置能量状态、系统净 负荷大小及被安排运行的可控型微电源的当前出力能力对独立微电网系统进行实时能量 优化调度，但此方法对蓄电池储能装置的依赖太强。申请号为201110191474. 5的中国发明 专利申请提出一种独立运行模式下的微电网多时间尺度能量优化调度方法，将微电网的经 济调度分为日前计划和实时调度两个阶段；在日前计划中，基于日前预测数据建立日前机 组启停优化计划模型；在实时调度中，遵循日前计划的开停机结果，基于实时超短期预测数 据与各电源的实时运行状态，W确定各电源的有功功率调度指令、卸荷功率指令及切负荷 指令，但此方法没有针对系统中各分布式电源和蓄电池储能系统在各时段间的相互禪合影 响，没有给出相应的多种不同可控型电源间的动态调度协调控制方案。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于双主控动态协作的独立微电网经济调 度优化方法，该方法包括了蓄电池储能系统和柴油发电机组分别作为独立微电网系统主控 电源时，系统的经济调度优化策略与基于粒子群优化算法的双主控动态协作的微电网经济 调度优化过程，该方法充分利用蓄电池储能系统和柴油发电机组不同的发电成本，使得蓄 电池储能系统和柴油发电机组根据不同的运行条件而交替作为主控电源来维持和保证整 个微电网系统电压和频率稳定性；能够同时追求系统最优运行控制模式和最小发电成本目 标，有效实现了独立微电网系统经济运行的最小化发电总成本目标和最大化利用可再生能 源，改善微电网经济运行性能。
[0005] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] -种基于双主控动态协作的独立微电网经济调度优化方法，所述独立微电网包含 蓄电池储能系统度ES巧和柴油发电机组值巧两种主控电源，W及风力发电机组（WT)和光 伏发电系统（PV)两种非主控电源，该方法包括W下步骤：
[0007] 步骤一：获得初始阶段的基本数据，包含有系统负荷需求、风电输出功率和光伏输 出功率、可用的分布式电源数量及输出功率限值、蓄电池储能系统的容量及容量限制值、分 布式电源的各种成本值；
[0008] 步骤二：采用粒子群优化算法对独立微电网经济调度优化模型进行综合权衡求 解，同时计算求解出整个调度周期内微电网系统的最小发电成本W及最恰当的经济调度方 案，在每个周期内的微电网经济调度优化过程中都有两个不同的时间尺度：时间尺度t :仅 用于优化求解系统的最小发电成本目标；时间尺度t':仅用于优化选择系统运行控制模 式，求解最恰当的经济调度方案；
[0009] 在整个调度期间，独立微电网系统的主控电源不是唯一的，可能是由蓄电池储能 系统和柴油发电机组根据不同的运行条件而交替作为主控电源来维持和保证整个微电网 系统电压和频率稳定性。主控电源M(t'）需要在控制模式选择的时间域（t' =t'+l)内评 估主控电源是否满足最短启停时间约束。如果在整个调度周期内，主控电源总是始终由同 一种分布式电源承担，那么t和t'运两个时间尺度相同，即t = t'。
[0010] 步骤=:W采样时间段T (通常设定为5分钟）为基本单位逐次循环求解，并W- 天（24小时）为整个调度周期最大值进行检验是否满足终止条件，如果满足，则输出整个调 度周期内所有采样时间段的微电网最小发电成本总和，即为所求解的独立微电网经济调度 优化结果，否则，则返回步骤一继续运行直至满足终止条件。
[0011] 进一步，在步骤二中，所述经济调度方案包括：
[001引 1)调度方案A :蓄电池储能系统作为主控电源，且独立微电网电源组合类型为"蓄 电池储能+风力发电机组+光伏发电机组"，此种情况下，微电网系统内的所有电力负荷需 求都是由风力发电机组、光伏发电机组和蓄电池储能系统来能够共同满足和承担，而不需 柴油发电机组的电力补充供应；
[001引。调度方案B :蓄电池储能系统作为主控电源，且独立微电网电源组合类型为"蓄 电池储能+风力发电机组+光伏发电机组+柴油发电机组"，而柴油发电机组则为从控电 源并W恒定功率方式提供电力输出，此种情况下，微电网系统内的所有电力负荷需求都是 由蓄电池储能系统、柴油发电机组、风力发电机组和太阳能光伏发电机组来共同承担和满 足；
[0014] 3)调度方案C :柴油发电机组作为主控电源，且独立微电网电源组合类型为"柴油 发电机组+风力发电机组+光伏发电机组"，此种情况下，微电网系统内的所有电力负荷需 求都是由风力发电机组、光伏发电机组和柴油发电机组来共同承担和满足，而不需要蓄电 池储能系统参与调节；
[0015] 4)调度方案D :柴油发电机组作为主控电源，且独立微电网电源组合类型为"柴油 发电机组+风力发电机组+光伏发电机组+蓄电池储能"，而蓄电池储能系统则为从控电源 并W恒功率控制（PQ控制）方式协助柴油发电机组进行功率补偿调节，此种情况下，微电网 系统内的所有电力负荷需求都是由柴油发电机组、风力发电机组、光伏发电机组和蓄电池 储能系统来共同承担和满足；
[001引 W调度方案E巧种不同模式间的交互切换，即根据系统实时运行需求，微电网系 统从当前控制模式切换到另一种控制模式，即微电网系统的两种不同运行控制模式Mode 1(蓄电池储能系统为主控电源）与Mode 2(柴油发电机组为主控电源）之间的相互切换。
[0017] 进一步，在步骤二中，所述经济调度优化模型包括：
[0018] 1)优化目标：调度周期内的独立微电网系统总发电成本最小，目标函数定义如 下：
[0020] Cm。(巧为独立微电网系统在整个调度周期NT内产生功率P所需要的总发电成本； N为某调度周期[0, NT]内采样时间段T的个数；G为分布式电源的类型数量；C,(P,(t))表 示第j种分布式电源输出功率P，(t)时的总发电成本；P, (t)第j种分布式电源在第t个时 间间隔期间[(t-l)T，tT]的输出功率；
[0021] 11)可再生能源电源发电成本：
[002引Cdc,1、Cm。,1和Ses,1分别为第i个可再生能源分布式电源输出功率Pi (t)时的折旧 成本、运行维护成本W及经济补贴；为第i个可再生能源分布式电源的年均投资成本； P 1为第i个可再生能源电源的运行维护成本系数；E AP&1为第i个可再生能源分布式电源 基于典型年历史数据的年发电总量预测值；kes为根据当地能源政策而对可再生能源发电 所设定的价格补贴系数；
[0024] 12)柴油发电机组发电成本：
[002引Cdc(Pde(t) )、Cm。(Pde(t) )、Cpc(Pdea))和Cec化E(t))分别表示柴油发电机组输出功 率为Pde(。时的折旧成本、运行维护成本、燃料成本和污染物治理成本；Caic,DE表示柴油发 电机组的年均投资成本；Eap&w表示基于典型年历史数据的柴油发电机组年发电总量预测 值；Km。,DE表示机组运行维护成本系数；巧冀表示柴油发电机组的额定功率；Cfp表示柴油燃 料价格；Ce,k表示第k种化=1，2, 3, 4, 5分别代表NO、，S02,C02,CO及灰尘）污染排放物的 环境成本系数；
[0027] 13)蓄电池储能系统发电成本：
[002引Cbess(Pbess(t))表示蓄电池储能系统在放电功率为Pbess(t)时的发电成本；Pwss,deh(t)表示蓄电池储能系统的放电功率；eWSS表示蓄电池储能系统的单位发电成本系 数；
[0030] 2)约束条件：独立微电网系统的约束条件包括系统电力供需平衡、旋转备用容 量、分布式电源输出功率约束、分布式电源最短启停时间约束和蓄电池储