考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法及系統與流程

本發明涉及配電網，特別是考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法及系統。

背景技術：

1、隨著能源利用技術的不斷發展，負荷側的能量管理越來越受關注，國內外在柔性負荷參與電力系統優化調度方面都有一定研究。柔性負荷具有可靈活調度的特點，對于緩解供需矛盾、提高可再生能源利用率等方面均起到較好的效果。并且現有的多能源微網優化調度主要以系統運行成本最低為調度目標，卻忽略了多能源微網運行過程中的環境成本。在尋求可兼顧經濟環境效益多能源微網調度模型的過程中，碳交易機制的提出為多能源微網的經濟優化調度制定提供了新方法。

2、針對用戶側柔性負荷的研究大多只考慮一種特性的柔性負荷，對于柔性負荷的負荷特性建模并不完善，本發明在考慮用戶側柔性負荷基礎上，設計了基于兩階段碳交易機制的多能源微網優化調度方法，通過實例分析柔性電負荷對提高系統經濟性的作用，從而達到制定多能源微網優化策略，提高系統經濟效益的目的。

3、公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本技術的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

技術實現思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發明。

2、因此，本發明所要解決的問題在于：針對用戶側柔性負荷的研究大多只考慮一種特性的柔性負荷，對于柔性負荷的負荷特性建模并不完善。

3、為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法，其包括，獲取分布式電源出力、蓄電池充放電功率、主網交互功率、碳排放配額、碳交易市場價格以及用戶側柔性負荷數據；基于對用戶側負荷特性的分析以及碳交易機制，構建多能源微網；基于多能源微網可控單元的出力安排對用戶側柔性負荷的優化調度，以多能源微網日運行成本和碳交易成本為優化目標，以電功率平衡、功率上下限和蓄電池荷電狀態為約束條件構建多能源微網優化模型；對所述多能源微網優化模型進行求解，得到多能源微網的最佳規劃方案。

4、作為本發明所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的一種優選方案，其中：按負荷參與需求響應的方式對所述用戶側柔性負荷數據進行分類包括，根據負荷的可控情況，即系統能否改變負荷的用能方式和用能時間，來確定基礎負荷和柔性負荷，考慮負荷供電時間、供需情況以及各時間段用電量因素將負荷分為可平移負荷、可轉移負荷和可削減負荷。

5、作為本發明所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的一種優選方案，其中：所述對用戶側柔性負荷的優化調度包括，對于任一可平移負荷lshift，按照負荷計劃的供電時間，對lshift進行整體平移，在平移前參與平移的功率分布向量表示為，

6、

7、其中，pshift表示為可平移的功率，ts表示為起始時段，td表示為持續時間；采用變量α表示可平移負荷在任意一時段τ的平移狀態，當α＝1時，表示可平移負荷從τ時段開始；當α＝0時，表示可平移負荷不平移，則在可平移時段區間[tsh-,tsh+]內，起始時段的集合sshift表示為，

8、sshift＝[tsh-,tsh+-td+1]∪{ts}

9、若τ＝ts，則負荷未改變；若τ∈[tsh-,tsh+-td+1]且τ≠1，則從起始時段ts平移到起始時段為τ的可平移負荷的功率分布向量表示為，

10、

11、平移后需要補償用戶的費用fshift的計算公式表示為，

12、

13、其中，表示為單位功率負荷平移的補償價格，表示為可平移負荷的用電功率之和，αt表示為α在t時刻的值。

14、作為本發明所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的一種優選方案，其中：所述對用戶側柔性負荷的優化調度還包括，對于任一可轉移負荷ltran在可轉移時段區間[ttr-,ttr+]內，用變量β表示ltran在任意一時段τ的轉移狀態，βτ＝1表示在時段τ中可轉移負荷中的功率發生轉移，轉移功率的約束表示為，

15、

16、其中，和分別表示為可轉移負荷功率的最小值和最大值；對轉移負荷的最小持續運行時間進行約束，計算公式表示為，

17、

18、轉移之后補償用戶的費用ftran的計算公式表示為，

19、

20、其中，表示為最小的連續運行時間；表示為單位功率負荷轉移的補償價格。

21、作為本發明所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的一種優選方案，其中：所述對用戶側柔性負荷的優化調度還包括，對于可削減負荷lcut，用變量γ表示可削減負荷lcut任意一時段τ的削減狀態，γτ＝1表示可削減負荷在τ時段被削減，則參與削減后在τ時段的功率的計算公式表示為，

22、

23、其中，θτ表示為τ時段的負荷削減系數；表示為可削減負荷參與調度前τ時段的功率。

24、作為本發明所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的一種優選方案，其中：所述多能源微網日運行成本包括用戶側柔性負荷優化的補償成本、電網購電成本、分布式電源運行成本和蓄電池的折舊成本，目標函數的公式表示為，

25、min?fe＝fl+fnet+fdg+fbat+fc

26、fl＝fshift+ftran+fcut

27、

28、

29、其中，fe表示多能源微網的總運行費用；fl表示柔性負荷優化的總補償費用；fnet表示電網的購電成本；fdg表示分布式電源的運行成本；fbat表示蓄電池折舊成本；t表示總運行周期；kb表示向電網購電的分時電價；kw和kpv表示風電機組和光伏的運行成本系數；pnet(t)表示與電網交換的電功率；pw(t)和ppv(t)分別表示風電機組和光伏的輸出功率；pbat(t)表示蓄電池充放電功率，充電為正，放電為負。

30、作為本發明所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的一種優選方案，其中：所述碳交易成本包括，基于碳交易機制建立多能源微網碳交易成本模型表示為，

31、fc＝ct(eout-eall)

32、其中，fc表示為碳交易成本，當碳交易成本為正數時表示碳排放超額，需要購買碳排放額度，當碳交易成本為負數的時候表示售出碳排放額度獲得的收益；ct表示當日的碳交易市場價；eout表示二氧化碳的總排放量；eall表示碳排放配額；

33、二氧化碳的總排放量公式表示為，

34、

35、其中，e表示為能源設備集；表示為第i臺能源設備對應能源生產運輸階段的碳排放系數；表示為第i臺能源設備對應能源使用階段的碳排放系數；pi表示為第i臺能源設備的運行出力。

36、本發明的另外一個目的是提供一種考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度系統，此系統考慮用戶側柔性負荷，以及多能源微網日運行成本和碳交易成本，制定出優化調度策略。

37、為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的系統，包括：數據獲取單元、數據分析單元、模型構建單元和策略制定單元；所述數據獲取單元，獲取分布式電源出力、蓄電池充放電功率、主網交互功率、碳排放配額、碳交易市場價格以及用戶側柔性負荷數據；所述數據分析單元，用于分析用戶側負荷特性以及碳交易機制，構建多能源微網；所述模型構建單元，用于獲取多能源微網的相關數據，基于多能源微網的各可控單元的出力安排對用戶側柔性負荷的優化調度，以多能源微網日運行成本和碳交易成本為優化目標，以電功率平衡、功率上下限和蓄電池荷電狀態為約束條件構建多能源微網優化模型；所述策略制定單元，設置柔性負荷參與系統優化調度場景進行對比分析以驗證柔性負荷對多能源微網的影響，對多能源微網優化模型進行求解，制定考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化策略。

38、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現如上所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的步驟。

39、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上所述考慮用戶側柔性負荷的多能源微網優化調度方法的步驟。

40、本發明有益效果為：本發明以多能源微網中用戶側柔性負荷進行劃分研究，將柔性負荷作為需求響應資源加入到多能源微網的調度系統中，還考慮了階梯式碳交易，基于所述多能源微網的各可控單元的出力安排，構建了考慮碳交易以及綜合需求響應的多能源微網經濟調度模型，制定多能源微網調度模型并使其每日運行的綜合經濟成本最少。