考慮碳交易及需求側響應的微電網群多時間尺度優化調度方法

本發明涉及電力系統優化調度領域，具體是考慮碳交易及需求側響應的微電網群多時間尺度優化調度方法。

背景技術：

1、電力系統作為持續推進綠色低碳轉型的關鍵一環，發展可再生能源、推進碳減排工作成為電力系統的重要發展方向。一方面，實現碳達峰、碳中和是系統性變革，要實現轉型，需要健全支持轉型的市場化機制，碳排放權交易可發揮市場規則的調節作用，促進經營主體承擔起生產或消費活動所產生的環境責任；另一方面，大規模新能源的接入對微電網電力系統的穩定運行帶來嚴峻挑戰，因此充分挖掘微電網中風光等新能源及需求側的調度潛力是保障電網系統安全穩定運行和新能源發展的重要手段，這就要求微電網優化調度需在保證微電網系統能耗值低的同時，提升微電網日前調度策略中清潔能源的消納率及微電網中需求側響應的參與度。

2、目前關于微電網優化調度已有部分研究。雖然優化調度方法較多，但主要針對降低微電網損耗值，缺乏對微電網中需求側響應潛力及碳排放權交易的研究。隨著電力市場的不斷完善及電網技術的不斷進步，現有部分研究提出的微電網優化調度方法已應用于部分地區。

3、以上微電網優化調度方法考慮了微電網調度策略下的微電網損耗值，但這種微電網優化調度主要強調微電網損耗值的降低，用戶側缺少主動調峰積極性，且蓄電池調峰壓力較大。

技術實現思路

1、本發明為克服現有技術存在的不足之處，提供一種考慮碳交易及需求側響應的微電網群多時間尺度優化調度方法，以期能降低微電網能耗值，充分挖掘微電網需求側的調度潛力，從而達到提升微電網中清潔能源的消納率的目的，并能保障微電網電力系統安全穩定運行和新能源發展。

2、為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

3、本發明一種考慮碳交易及需求側響應的微電網群多時間尺度優化調度方法的特點在于，包括如下步驟：

4、步驟1、依據需求側響應參與的時間尺度；以日前損耗最低為目標函數，以功率平衡、出力、需求側響應調用量為約束條件，構建微電網群日前優化調度模型并進行求解，得出微電網群日前調度結果及日前碳配額需求及舍棄量；

5、步驟2、依據微電網群日前調度結果及碳配額需求及舍棄量，計算日內碳配額預分配額度；

6、步驟3、依據微電網群日前調度結果及日內各時段的碳配額預分配額度，以日內損耗最低為目標函數，以功率平衡、出力、需求側響應調用量為約束條件，構建微電網群日內優化調度模型并進行求解，得出微電網群日內調度結果。

7、本發明所述的考慮碳交易及需求側響應的微電網群多時間尺度優化調度方法的特點也在于，所述步驟1包括：

8、步驟1.1、將微電網負荷側的需求側響應分為a類需求側響應adr和b類需求側響應bdr，其中，a類需求側響應adr的響應時間為小時級，b類需求側響應bdr的響應時間為分鐘級；a類需求側響應adr參與微電網日前調度，b類需求側響應bdr參與微電網日內調度；

9、步驟1.2、利用式(1)構建以日前損耗最低為目標的日前階段目標函數fmin：

10、

11、式(1)中，fk,t表示微電網群中第k個微電網在t時刻的運行損耗；fkahead,c表示微電網群中第k個微電網參與日前碳交易市場的碳交易損耗；fkadr表示微電網群中第k個微電網日前調用a類需求側響應adr的調用損耗；t表示日前調度總周期，k表示微電網群包含的微電網總數；

12、步驟1.3、利用式(2)構建日前階段t時刻的功率平衡約束：

13、

14、式(2)中，pload,t表示t時刻微電網的總負荷；pwt,t表示t時刻風力發電機組wt的輸出功率；ppv,t表示t時刻光伏發電機組pv的輸出功率；padr,t表示t時刻參與調度的a類需求側響應adr的量；pmt,t表示t時刻微型燃氣輪機mt的輸出功率；δ是0-1變量，當δ為1時表示蓄電池充電；當δ為0時表示蓄電池放電；pba,t為蓄電池ba在t時刻的輸出功率；ηcha為蓄電池的充電效率；ηdis為蓄電池的放電效率；pgrid,t為t時刻上層電網grid與微電網群的功率交互量；

15、步驟1.4、利用式(3)構建日前階段各微電源t時刻的出力約束：

16、

17、式(3)中，表示第i種微電源在t時刻的最小出力約束，表示第i種微電源在t時刻的最大出力約束；

18、步驟1.5、利用式(4)構建日前階段a類需求側響應調用量約束：

19、

20、式(4)中，為t時刻微電網群中a類需求側響應adr可調用的最小值；為t時刻微電網群中a類需求側響應adr可調用的最大值。

21、所述步驟1.2中的fk,t由式(5)得到：

22、

23、式(5)中，分別為微電網群中第k個微電網在t時刻的蓄電池ba運行損耗，微型燃氣輪機mt運行損耗，光伏機組pv運行損耗，風電機組mt運行損耗和微電網與上層電網grid交互電量的損耗，并有：

24、

25、式(6)中，cba、cmt、cpv、cwt分別為蓄電池ba、微型燃氣輪機mt、光伏發電機組pv、風力發電機組wt的運行損耗系數；cgridsell,k,t是t時刻上層電網向第k個微電網傳輸電力的函數；cgridbuy,k,t是第k個微電網向上層電網傳輸電力的函數；λ是0-1變量，當λ＝1時，表示pgrid,t<0；當λ＝0時，表示pgrid,t>0；

26、所述步驟1.2中的由式(7)得到：

27、

28、式(7)中，為日前需求單位碳配額的函數；caverage,mt為微型燃氣輪機mt在單位出力下co2排放量的行業基準值；為微電網群中第k個微電網的微型燃氣輪機mt在t時刻的輸出功率；βk,mt為微電網群中第k個微電網中微型燃氣輪機mt的co2排放系數；

29、所述步驟1.2中的fkadr由式(8)得到：

30、

31、式(8)中，ck,adr為微電網群中第k個微電網調用a類需求側響應adr的函數，pk,adr,t為第k個微電網在t時刻調用的a類需求側響應adr的量。

32、所述步驟2包括：

33、步驟2.1、依據微電網群日前調度結果及碳配額需求及舍棄量，利用式(9)計算日內t時刻的碳配額預分配額度ct：

34、

35、式(9)中，tin表示微電網群日內調度的時間尺度；tahead表示微電網群日前調度的時間尺度，pk,i,t表示微電網群中第k個微電網中的第i種微電源在t時刻的輸出功率。

36、所述步驟3包括：

37、步驟3.1、利用式(10)構建以微電網群損耗最低為目標的日內階段目標函數fmin：

38、

39、式(10)中，為日前階段確定的在t時刻調用的a類需求側響應adr的調用損耗；fk,t表示微電網群中第k個微電網在t時刻的運行損耗；表示微電網群中第k個微電網在t時刻的日內碳交易損耗；表示微電網群中第k個微電網在t時刻調用b類需求側響應bdr的損耗；

40、步驟3.2、利用式(11)構建日內階段t時刻的功率平衡約束：

41、

42、式(11)中，pbdr,t表示t時刻參與調度的b類需求側響應的量。

43、步驟3.3、利用式(12)構建日內階段第i種微電源t時刻的出力約束：

44、

45、步驟3.4、利用式(13)構建日內階段a類需求側響應adr調用量約束：

46、

47、式(13)中，為t時刻微電網群中a類需求側響應adr可調用的最小值；為t時刻微電網群中a類需求側響應adr可調用的最大值；

48、步驟3.5、利用式(14)構建日內階段a類需求側響應bdr調用量約束：

49、

50、式(14)中，為t時刻微電網群中b類需求側響應bdr可調用的最小值；為t時刻微電網群中b類需求側響應bdr可調用的最大值。

51、所述步驟3.1中的由式(15)得到：

52、

53、式(15)中，為日內需求單位碳配額的系數函數；

54、所述步驟3.1中的由式(16)得到：

55、

56、式(16)中，ck,bdr為微電網群中第k個微電網調用b類需求側響應bdr的系數函數，pk,bdr,t為微電網群中第k個微電網在t時刻調用的b類需求側響應bdr的量。

57、本發明一種電子設備，包括存儲器以及處理器的特點在于，所述存儲器用于存儲支持處理器執行所述微電網群多時間尺度優化調度方法的程序，所述處理器被配置為用于執行所述存儲器中存儲的程序。

58、本發明一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序的特點在于，所述計算機程序被處理器運行時執行所述微電網群多時間尺度優化調度方法的步驟。

59、與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

60、1、本發明方法提出的日前-日內碳交易模式，考慮了微電網運行對環境的影響，有利于微電網在低能耗的狀態下清潔地運行。

61、2、本發明提出的多時間尺度下需求側響應調度策略，充分挖掘了微網中需求側響應的調度潛力，提高了用戶側主動參與調峰的積極性，減小了電網側調峰壓力。

62、3、本發明方法兼顧微電網運行對環境的影響及微電網中用戶側的調度潛力，減輕了微電網對環境的污染，提升了微電網中清潔能源的消納率，相較于未優化時，本發明方法降低了微電網對環境的污染，提高了用戶側主動參與調峰的積極性，減小了電網側調峰壓力，有效保障微電網電力系統穩定運行。