一種基于靈敏度分析的微電網與配電網互動成本計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種微電網與配電網互動成本計算方法。特別是涉及一種適用于含微 電網的配電網需求側響應分析的基于靈敏度分析的微電網與配電網互動成本計算方法。
【背景技術】
[0002] 分布式能源接入電網推動了電力工業的發展革新，對傳統的壟斷式發展環境造成 了沖擊，使得電力市場變得更具競爭性，同時也對分布式能源的管理提出了挑戰。需求響應 能夠有效減少新能源發電的隨機性、波動性和不確定性對電網造成的沖擊，提高用電可靠 性，提高電力系統的經濟效益。從用戶響應動機的角度可以將需求響應分為基于電價的需 求響應和基于激勵的需求響應。需求響應的實現依賴于對傳統的二次側設備的升級和改 造，由于分時電價機制能夠有效削減峰負荷，而且對系統通信水平的要求相對較低，已經在 電力系統得到了廣泛的應用。但是由于分時電價的更新周期較長，將一種分時電價機制應 用于所有用戶的方法很難達到預期的"削峰填谷"目標，而且很有可能造成峰負荷轉移到其 他時段。
[0003] 微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置 等匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。微電 網不僅可以充分發揮新能源發電的資源、環境優勢，還能有效克服新能源發電的隨機波動 特性，減少對電網的沖擊。通常情況下微電網并網運行，配電網為微電網提供電壓和頻率支 撐。當微電網內部電源出力大于負荷時，微電網向配電網輸送電能，當微電網內部電源出力 小于負荷時，微電網從配電網吸收功率。作為微電網運行的核心，微電網能量管理系統在保 障微電網安全、可靠運行的同時，也能夠響應電價信號，通過優化調度內部的儲能裝置、分 布式電源減少運行成本，實現經濟高效運行。
[0004] 通過建立微電網能量管理系統與配電網調度中心的雙向通信，就能夠實現微電網 與配電網信息和能量的雙向互動，在分時電價機制不能夠滿足"削峰填谷"等目標使系統運 行在安全穩定的狀態下時，可以通過對微電網下發削減用電功率或者增加用電功率的互動 指令，進一步響應配電網的運行需求。因此如何計算微電網參與互動的互動成本、分析微電 網參與互動的容量與互動成本之間的關系，成為了亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種在需求響應機制下能夠有效、合理地計 算微電網與配電網互動成本的基于靈敏度分析的微電網與配電網互動成本計算方法。
[0006] 本發明所采用的技術方案是：一種基于靈敏度分析的微電網與配電網互動成本計 算方法，包括如下步驟：
[0007] 1)獲取參與互動的微電網的基本結構及參數信息，主要包括微電網中分布式電 源、儲能裝置的類型和容量，儲能裝置的逆變器額定容量、初始的荷電狀態及充放電效率， 設定微電網互動運行的優化調度周期及優化時段長度；
[0008] 2)對調度周期內分布式電源出力、負荷功率進行預測，并獲取配電網的分時電價 信息；
[0009] 3)以微電網運行成本最小為目標函數，考慮整個調度周期內微電網的購電成本 Cb、售電收益C s、分布式電源的發電成本Cf，建立微電網運行的優化調度模型，調度模型的目 標函數表示為：
[0011] 式中，C表示微電網運行成本，H表示調度周期內總的時段數，i表示時段， i G {1，2, 3,…，H}，Cfil為時段i內分布式電源的發電成本，Cm為時段i內微電網的購電 成本，C sil為時段i內微電網的售電收益；
[0012] 其中：
[0014] 式中，L表不微電網內分布式電源的總數，ED(Uii為微電網分布式電源1在時段i 內的發電電量，I e {1，2, 3, 一,Lh a 1表示分布式電源1發電的單位成本；
[0015] Cm= P (3)
[0016] 式中，為時段i內微電網的購電電價，Em為購電電量；
[0017] Csil= PSi1ESi1 (4)
[0018] 式中，Psil為時段i內微電網的售電電價，Esil為售電電量；
[0019] 4)設定微電網優化調度問題的約束條件，主要包括功率平衡約束，聯絡線功率傳 輸約束，分布式電源出力約束，儲能裝置運行約束；
[0020] 5)采用優化工具求解由步驟3)中的目標函數和步驟4)中的約束條件所構成的微 電網優化調度模型，得到不考慮互動需求時使微電網運行成本最小的儲能裝置在每個調度 時段的充放電功率和分布式電源的出力，由所述的使微電網運行成本最小的儲能裝置在每 個調度時段的充放電功率和分布式電源的出力構成微電網最優運行的調度計劃S 1，得到調 度計劃S1對應的運行成本C i，并將調度計劃S1作為基準運行計劃；
[0021] 6)獲取配電網互動時間段信息，根據調度計劃S1中互動時間段內微電網各個設備 的運行情況，計算儲能裝置和分布式電源的最大互動容量，進一步得到微電網的最大互動 容量，所述微電網的最大互動容量表示為微電網內各個可調設備的最大互動容量之和，如 下式所示：
[0024] 式中，霉表示為微電網的最大正向互動容量，即互動時間段內微電網能夠削減 的最大用電電量或能夠增加的最大發電電量，起ss,_表示微電網內儲能的最大正向互動容 量，表不微電網內分布式電源的最大正向互動容量；表不為微電網的最大負向 互動容量，即互動時間段內微電網能夠增加的最大用電電量或能夠削減的最大發電電量， 五E:s_表不微電網內儲能的最大負向互動容量，馬mtax:表不微電網內分布式電源的最大負向 互動容量，其中：
[0031] 式中，b表;^互動開始時對應的時段，e表;^互動結束時對應的時段表;^ 儲能裝置11的最大正向互動容量，瓦5^,"^表示儲能裝置11的最大負向互動容量，30〇^ 1111)表 示互動開始時儲能裝置n的荷電狀態（SOC);
[0032] 7)分別計算微電網在互動容量E1S 和時微電網的正向互 動成本C1+,.和負向互動成本Clj，SP、S N為靈敏度分析時所設定的參數，k G {1，2, 3,…，SP}， j G {1，2, 3,…，SJ，通過分段線性化求得微電網正向互動時互動容量與互動成本之間的關 系，同理可以得到微電網負向互動時互動容量與互動成本之間的關系。
[0033] 步驟4)中所述的功率平衡約束表示為：
[0035] 式中，Pg為微電網與外部電網的交換功率，功率方向以配電網流向微電網為正，P g 大于〇表示微電網向配電網購電，Pg小于〇表示微電網向配電網售電；P Uni表示微電網內負 荷m消耗的有功功率，m G {1，2,3,…，M}，M表示微電網內的負荷數；PESSin為儲能裝置n的 功率，PESS n大于0表示儲能裝置放電，PESS n小于0表示儲能裝置充電，n G {1，2,3,…，N}， N表示微電網內儲能裝置的總數；PwiiilS微電網內分布式電源1的出力。
[0036] 步驟4)中所述的聯絡線功率傳輸約束表示為：
[0037] 0 彡 |Pg| 彡 Pg,_ (14)
[0038] 式中，Pginiax表示微電網與外部電網的聯絡線最大傳輸功率。
[0039] 步驟4)中所述的分布式電源出力約束表示為：
[0040] Pdg, l.niin^SPDC,PDC, l.max(15)
[0041] 式中，PDM,max、PD(U,min為分布式電源1出力的上下限。
[0042] 步驟4)中所述的儲能裝置運行約束表示為
[0043] Pess, n, minPESS, n PESS, n, max(16)
[0044] SOCess,n,nin^SOCESS,n^SOCESS,n,nax (17)
[0046] 式中，Pess^1JPP現^隨分別表示儲能裝置n充、放電功率的極值，SOCess,n表示儲 能裝置n的荷電狀態，S0CESSini_和S0CESSini_分別表示儲能裝置n的荷電狀態上下限，nn 表示儲能n的充放電效率，EESSin表示儲能裝置n的存儲容量，eii為0、1變量，如果在i-1 時段儲能裝置充電則E11為1，否則e為0,At1 :表示時段i-1的時間長度。
[0047] 步驟5)中所述的優化工具為LINGO或LPS0LVER或CPLEX。
[0048] 步驟7)中所述的互動成本定義為：將配電網的互動容量需求作為微電網運行優 化調度的約束條件，調整調度計劃S1在互動時間段的用電電量，以運行成本最小為目標，重 復步驟1)至步驟5)重新制定微電網的調度計劃S2，調度計劃S2下微電網的運行成本(：2與 調度計劃S1微電網的運行成本Ci之差，即為微電網的互動成本，當配電網的互動容量需求 為正時，得到正向互動成本，當配電網的互動容量需求為負時，得到負向互動成本。
[0049] 步驟7)中所述的分段線性化求得微電網正向互動時互動容量與互動成本之間的 關系為：
[0052] 本發明的一種基于靈敏度分析的微電網與配電網互動成本計算方法，充分考慮了 微電網與配