不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種微網優化調度技術，特別涉及一種不同時間尺度下基于混合儲能 調度的微網能量優化方法。
【背景技術】
[0002] 微網系統常以蓄電池（StorageBattery,SB)等能量型儲能作為主要的儲能設備， 但由于其存在使用充放電周期長、壽命短、成本高的缺點，難以勝任對功率波動高頻分量的 調控；以超級電容器（SuperCapacitor，SC)為代表的功率型儲能具有功率密度高、循環壽 命長、響應速度快等特點，與蓄電池具有明顯的優勢互補。因此，微網內接入混合儲能系統 (HybridEnergyStorageSystem,HESS)可以解決兩種儲能單獨使用時受能量密度和響應 速度制約的問題，成為提高微網運行經濟性和穩定性的有效措施。
[0003] 微網內風機（WindTurbine,WT)、光伏（Photovoltaic,PV)和負荷等不確定性因 素給微網帶來較大的負面影響，日前調度預測精度差，時間尺度長，難以滿足實際運行的需 求。建立基于機會約束規劃的日前調度模型，制定日前調度計劃。按照日前調度計劃進行 實時調度，通過一階低通濾波算法平滑微網內功率波動，應用滑動平均濾波算法對濾波后 的波動功率在蓄電池儲能和超級電容器之間進行合理分配，并根據微網各單元運行狀況及 時調整日前計劃。通過此方法既保證了微網運行的經濟型，也提高了電能質量。
【發明內容】
[0004] 本發明是針對日前調度預測精度差，時間尺度長，難以跟蹤實際運行狀態的局限 性的問題，提出了一種不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法，實時調度 配合日前調度，并對日前調度進行及時修正，實時跟蹤個單元運行狀態，及時對日前計劃進 行調整，提高了優化的精度，更加符合實際調度需求。
[0005] 本發明的技術方案為：一種不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方 法，根據不同時間尺度將微網優化調度分為日前調度和實時調度，日前調度提前一天給出 未來24h的運行計劃，時間粒度取lh，根據峰谷時段電價差異，優化聯絡線交互功率和燃料 電池FC出力，調度蓄電池SB低儲高發套利；
[0006] 實時調度按照日前計劃安排各微源出力，時間粒度取lmin，將微網內的波動總功 率通過等效負荷波動功率表示，對等效負荷應用一階低通濾波算法進行平滑，得到等效負 荷期望輸出及濾波后的波動功率；等效負荷期望輸出與日前預測的偏差由蓄電池SB吸納 彌補，即為蓄電池SB-次調整功率；濾波后的波動功率通過滑動平均濾波方法在蓄電池SB 和超級電容器SC之間進行分配，使蓄電池SB承擔更多慢變分量，即為蓄電池SB二次調整 功率；超級電容器SC平抑快變分量，實時監測各單元運行狀態，當累積偏差增大日前計劃 的調整量，影響全局平抑效果和運行經濟性時對日前調度計劃及時調整。
[0007] 所述日前調度策略：
[0008]a)以最小微網運行成本為優化目標，表示如下：
[0009]
【主權項】
1. 一種不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法，其特征在于，根據不 同時間尺度將微網優化調度分為日前調度和實時調度， 日前調度提前一天給出未來24A的運行計劃，時間粒度取1九根據峰谷時段電價差異， 優化聯絡線交互功率和燃料電池FC出力，調度蓄電池SB低儲高發套利； 實時調度按照日前計劃安排各微源出力，時間粒度取將微網內的波動總功率通 過等效負荷波動功率表示，對等效負荷應用一階低通濾波算法進行平滑，得到等效負荷期 望輸出及濾波后的波動功率；等效負荷期望輸出與日前預測的偏差由蓄電池SB吸納彌補， 即為蓄電池t次調整功率；濾波后的波動功率通過滑動平均濾波方法在蓄電池5S和超 級電容器^6之間進行分配，使蓄電池5S承擔更多慢變分量，即為蓄電池5S二次調整功率； 超級電容器5C平抑快變分量，實時監測各單元運行狀態，當累積偏差增大日前計劃的調整 量，影響全局平抑效果和運行經濟性時對日前調度計劃及時調整。
2. 根據權利要求1所述不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法，其特 征在于，所述日前調度策略： a) 以最小微網運行成本為優化目標，表示如下：
式中為一個運行周期時間段數，你J微源數，話Pi分別為優化時段和微源編號； 4^為微源運行成本，包括燃料成本、投資折舊成本、運行維護成本、環境成本等；Gw、 分別為微源與外網的功率交互成本和購買備用容量成本；&、匕分別為熱、電收益；G為違反約束懲罰項，其中：表示微網從外網購電， 表示微網向外網售電，⑵為電價； b) 對于光伏和風機優先利用其出力并跟蹤控制最大功率輸出；微型燃氣輪機采取以熱 定電方式，由熱負荷確定輸出電功率； C)每一時段：在不安排有功出力的情況下對微網系統進行潮流計算，若能滿足潮流 約束，則根據調度需求決定是否輸出有功，否則安排Z7鴻功無功同時出力； d) 低電價且微網負荷較輕時段：5Z在滿足荷電量限值及功率約束下優先充電； e) 平電價且負荷較重時段：優先利用聯絡線功率滿足凈負荷需求； 比較高電價和儲發成本：若儲發成本較高，則53不安排充電且聯絡線功率不能滿足的 負荷由5Z猶先補充；若儲發成本較低，則在滿足負荷需求后優先調用儲發成本較低的微源 對5^1續充電； f) 高電價且負荷較重時段：優先判斷是否滿足系統可靠性約束，若不能滿足，則進入負 荷中斷優化階段；若能滿足，在荷電量限值約束下優先調用5Z倣電，比較高電價和W電 成本，若發電成本較低，則在滿足功率約束下增加/^有功出力，否則只需維持系 統有功無功平衡； g) 周期末時段：判斷當前荷電狀態，在滿足功率約束下安排充、放電，使W現周 期始末荷電量平衡。
3. 根據權利要求2所述不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法，其特 征在于，所述實時調度一階低通濾波算法中一階低通濾波時間常數實時調整策略： 抑制等效負荷期望輸出與日前預測的偏差持續累積值，調整一階低通濾波時間常數 T(t)
式中：Dr]表示不大于^的整數，％為一階低通濾波時間常數初始設定值，也 』_分別為5S荷電量偏差和偏差系數；心/、心⑵分別為域時段訥的日前 計劃荷電量和實時荷電量，可知心#⑵〉』現辦，r⑵取〇. 5 %; 』現講， 取^為一階低通濾波時間常數初始設定值。
4.根據權利要求3所述不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法，其特 征在于，所述對日前調度計劃及時調整，實時調整一階低通濾波時間常數r(()來調節5Z? 荷電量的能力有限，當以0.5 ^持續優化一個日前調度單位時間后仍不能減小5Z騎 電量偏差，需要在日前調度時間粒度節點處，對調度計劃進行修正，以保障優化調度的可靠 性和經濟性策略如下： ① 當實時調度中5S荷電量低于日前計劃的95%時，在滿足約束前提下增加聯絡線和燃 料電池中邊際成本較低者出力； ② 當實時調度中5S荷電量高于日前計劃105%時，在滿足約束條件下，接入已中斷負 荷，降低聯絡線和燃料電池中邊際成本較高者出力。
【專利摘要】本發明涉及一種不同時間尺度下基于混合儲能調度的微網能量優化方法，根據不同時間尺度將微網優化調度分為日前調度和實時調度，日前調度提前一天給出未來24h的運行計劃，時間粒度取1h，根據峰谷時段電價差異，優化聯絡線交互功率和燃料電池FC出力，調度蓄電池SB低儲高發套利；實時調度配合日前調度，按照日前計劃安排各微源出力，時間粒度取1min，通過一階低通濾波算法平滑微網內功率波動，應用滑動平均濾波算法對濾波后的波動功率在蓄電池儲能和超級電容器之間進行合理分配，為混合儲能的優化調度提供了參考。實時跟蹤個單元運行狀態，及時對日前計劃進行調整，提高了優化的精度，更加符合實際調度需求。
【IPC分類】H02J3-24, H02J3-28, G06Q50-06, H02J3-32, G06Q10-04
【公開號】CN104617590
【申請號】CN201410721711
【發明人】劉方, 楊秀, 劉舒, 張美霞, 時珊珊, 方陳, 柳勁松, 袁加妍, 樸紅艷
【申請人】國網上海市電力公司, 上海電力學院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月3日