基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度方法，屬于 微電網技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著電網規模迅速增大，由于傳統電網能源消耗大，環境污染嚴重，網絡損耗高， 越來越難以滿足用戶高可靠性和多樣化的供電策略的要求。分布式發電具有能源利用率 高、環境污染小、可靠性高、安裝靈活方便以及低成本高回報等諸多優點，能夠有效地解決 傳統電網地很多潛在問題。分布式電源主要包括以氣體或者液體為燃料的內燃機、燃料電 池、微型燃氣輪機、可再生能源，如：風能或太陽能發電的分布式電源位置分散靈活，低碳環 保等特點極大地適應了分散的資源和電力需求，延緩了由于負荷的增加而造成輸配電系統 維護所需要的巨額投資，降低了由于遠距離傳輸電能而帶來的損耗成本。除此之外，分布式 電源和傳統電網互為補充，極大地提高了供電的可靠性。
[0003] 微網可以使得分布式電源靈活、高效的運行，充分挖掘分布式發電的價值和效益。 微網規模介于分布式發電與大電網之間，可以聯接緩沖分布式發電與大電網，也可以獨立 運行。它是分布式電源發展的高級形式。微網從系統觀點看問題，將發電機、負荷、儲能裝 置及控制裝置等結合，形成一個小型可控發輸配電系統。微網具有一定的能量管理能力，通 過微網接入分布式電源成為理想的選擇。微網中的DG按輸出功率特性可分為間歇性電源 和連續性電源兩類，間歇性電源包括風力發電和光伏發電，其輸出功率受天氣等自然條件 的影響較大，具有明顯的波動性和不確定性，連續性電源包括微型燃氣輪機和燃料電池等， 其具有相對可靠的一次能源供給和連續的處理調節能力。
[0004] 當今的電力系統規模與復雜度在不斷增加，電網互聯帶來的數據爆炸性增長，以 及引入新能源發電帶來的網絡協調問題，都是對傳統電力系統分析的巨大挑戰。而本發明 能夠很好地解決上面的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于提供了一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調 度方法，該方法在微電網能量優化管理中應用于分布式調度方式，結合傳統集中式調度方 式，形成了雙層集中式和分布式能量優化管理策略。該分布式方法可以調動所有被調度對 象參與調度計算任務，實現計算任務分散處理，充分利用了微電網中各個單元的計算資源。
[0006] 本發明解決其技術問題所采取的技術方法是：一種基于集中式和分布式雙層優化 策略的微電網經濟調度方法，該方法將微電網經濟調度優化過程分為基于預測數據的集中 式調度層和基于實時數據的分布式調度層，具體包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :微電網的控制中心收集未來一個預測周期中微電網的不可控微電源的預 測出力數據，諸如風電和光伏發電單元的出力，以及微電網總的負荷預測數據。
[0008] 步驟2 :微電網控制中心根據預測信息，以經濟最優為目標，在考慮各約束條件的 前提下，采用粒子群優化方法經行優化計算，得到整個預測周期的分布式電源出力。在實時 調度時刻到來之前各DG單元均按預測出力進行生產。其目標函數為：
【主權項】
1. 基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度方法，其特征在于，所述方法 包括如下步驟： 步驟1:微電網的控制中心收集未來一個預測周期中的微電網預測數據，包括不可控 微電源的預測出力數據，即：風電和光伏發電單元的出力，以及微電網總的負荷數據； 步驟2 :微電網控制中心根據預測信息，以經濟最優為目標，在考慮各約束條件的前提 下，采用粒子群優化方法經行優化計算，得到整個預測周期的分布式電源出力，在實時調度 時刻到來之前各DG單元均按預測出力進行生產； 步驟3 :新實時調度時刻到來時，集中控制中心檢測到不可控電源的實時出力以及負 荷的實時數據，根據具體地網絡通信拓撲圖，確定分布式優化的起始節點，根據實時數據與 預測數據計算得該調度時刻的誤差，并在起始節點的預測出力值上加入誤差的量； 步驟4:從起始節點開始，對微電網各可控微電源組成的通信連通圖按某一遍歷順序 進行遍歷，每遍歷到一個節點，該節點就在約束條件下進行一次粒子群優化計算，優化目標 是自身與其相鄰節點的出力，并使用優化結果代替預測出力，在遍歷完全網節點后，進行收 斂性判斷，若未收斂則重復步驟4,收斂則轉步驟5 ; 步驟5 :各可控微電源根據分布式的實時優化結果調整出力，判斷是否一個預測周期 結束，若未結束，則等待下一調度時刻到來時，并轉步驟3,否則結束。
2. 根據權利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度 方法，其特征在于：所述方法是基于不可控微電源出力和負荷的預測數據的集中優化層。
3. 根據權利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度 方法，其特征在于：所述方法是基于不可控微電源出力和負荷的實時數據的分布式優化層。
4. 根據權利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度 方法，其特征在于，所述方法的步驟2中集中優化的目標函數為： minf=fDG+fL
其中f表不成本，U表不狀態，同一時刻只能取0或1，P表不功率，DG表不可控微電源，N表示對一整個預測周期劃分的時段數，L表示可切斷負荷，Q表示單元數量，K表示微電源 的維護成本，c表示價格，on表示微電源的啟停，*表示微電源狀態的改變，F表示微電源的 發電成本函數，記優化結果為^^廠u"和'分別為各可控微電源的計劃出力和預測 切負荷狀態。
5. 根據權利要求4所述的一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度 方法，其特征在于，所述方法的集中優化過程所遵循的約束條件包括： (1)功率平衡約束
unctrl表示不可控微電源； (2) 狀態約束
該式表示在連續的m個調度時段之內不能多次切斷某一負荷； (3)DG出力約束
I、^分別為每個DG單元的出力±限與下限，;表示各單元最大爬坡率。
6. 根據權利要求1所述的一種基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度 方法，其特征在于，所述方法的步驟3中的誤差AN的計算公式為：
帶有realtime上標的是實時數據； 在選定優化起始節點leader后，將誤差傳入其預測出力，計算公式為：
此時開始至步驟5微電源執行動作之前，將看作是一個全局變量，優化過程中 可以被各節點的優化過程修改，但在過程結束之前，各DG并不調整出力。
7. 根據權利要求1所述的基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度 方法，其特征在于，所述方法的步驟4中記t時刻的微電網通信拓撲無向圖鄰接矩陣為 ^ <取1表示i和j之間有鄰接關系，取0則沒有，且若i=j，則< 微電 網集中控制中心控制全網的節點遍歷過程；從leader節點開始遍歷，遍歷到的節點進行1 次優化計算，即各節點進行的優化計算不是并行的，而是遵循遍歷的先后順序經行，其目標 函數為：
滿足的約束條件為： (1) 功率平衡約束：
(2)DG出力約束
每節點計算一次后就將優化結果替代原有^^以及與其相鄰節點的#r" 〇
8.根據權利要求1所述的基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度方法， 其特征在于：所述方法是將微電網經濟調度優化過程分為基于預測數據的集中式調度層和 基于實時數據的分布式調度層。
【專利摘要】本發明公開了基于集中式和分布式雙層優化策略的微電網經濟調度方法，該方法在微電網孤網運行狀態下，以經濟性為目標的優化調度方法。該方法在集中-分布式的雙層優化中，集中層對應基于微電網中各不可控單元出力以及負荷的預測數據而進行的一個預測周期的超前優化過程，該方法的過程由微電網集中控制中心完成；分布式優化對應基于一個預測周期長度中每個調度時刻微電網各不可控單元出力及微電網負荷的實時數據而進行的實時優化過程，該優化過程是分布式進行的，由內建于微電網各單元中的微電源控制器完成。本發明提出不考慮儲能的經濟性，即儲能不參與到經濟性優化的過程中。
【IPC分類】H02J3-46, H02J13-00, H02J3-00
【公開號】CN104779611
【申請號】CN201510127842
【發明人】陳西, 付蓉, 李滿禮
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月23日