一種微電網低碳化運行的優化控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統運行控制領域，具體設及一種微電網低碳化運行的優化控制 方法。
【背景技術】
[0002] 對微電網運行優化控制方法的研究已經持續了不少年了，但研究的方向主要集中 在投資最小、綜合成本最低等經濟領域。近年來隨著人們對環境保護越來越重視，低碳效應 引起人們更多的重視。有必要對微電網采取一定的低碳化運行優化控制來滿足環保需求。 現有不多的微電網低碳運行研究都沒有將低碳作為主要的優化目標，只是將其作為附加的 優化目標，對其重視程度不夠。同時，研究給出的微電網碳排放公式也過于粗略，不能準確 反映能源使用效率W及分布位置對碳排放的影響，會產生較大的誤差。現行的研究也沒有 針對低碳運一目標給出細化的優化控制策略。
[0003] 現有的微電網優化控制方法多W經濟指標為優化目的，沒有考慮低碳利益;鮮有 的針對低碳因素做出優化的方案中，低碳因素也僅占一小部分且只是作為經濟目標下的一 小分支。同時，針對分布式電源碳排放量計算公式也存在很大的可優化空間，也不存在一套 針對低碳運行具體的優化措施。
【發明內容】
[0004] 為了彌補上述不足，本發明提出一種微電網低碳化運行的優化控制方法，旨在為 微電網低碳運行提出具體的優化措施，W期達到國家倡導的節能減排目標。
[0005] 本發明的目的是采用下述技術方案實現的：
[0006] -種微電網低碳化運行的優化控制方法，所述方法包括：
[0007] (1)獲取微電網分布式電源分布情況；
[0008] (2)計及分布式電源使用效率的碳排放量，根據所述碳排放量進行建模；
[0009] (3)為不同電源的碳排放量設置相應權重；
[0010] (4)制定控制策略；
[0011] (5)在滿足約束條件的前提下，采用數學規劃法W碳排放量最小化為目標，對微電 網碳排放量進行優化。
[0012] 優選的，步驟（1)所述微電網，包括風力發電機組、光伏、微型燃氣輪機、燃料電池 和儲能裝置;其中，微型燃氣輪機和燃料電池排放碳能源。
[0013] 優選的，步驟(2)的建模方法包括:根據微型燃氣輪機使用效率與碳排放量獲取微 電網碳排放量：
(1)
[001引式（1)中：C為微電網碳排放量，V(Ili)為第i臺燃氣輪機在使用效率為ru時產生IkWh 能量所排放的碳值，Pi為第i臺燃氣輪機的有功出力，Vi為第1臺燃料電池發出IkWh能量所排 放的碳值，Pl為第I臺燃氣輪機的有功出力，VG為大電網等值碳排放模型，Pb為從大電網吸收 的電量;nE {nl，n2,. . .}為燃氣輪機臺數。
[0016]優選的，步驟(3)對不同電源的碳排放量設置相應的權重包括:為公式（1)中微型 燃氣輪機、燃料電池和大電網設置權重，則：
(2)
[001引式(2)中，W1、W2和W3均為權重系數，且；者的和為1。
[0019] 優選的，步驟(4)是W負荷預測曲線為微電網中排碳能源接入為判斷依據制定控 制策略;包括碳能源控制策略和儲能裝置控制策略:其中，所述碳能源控制策略包括：
[0020] 啟動準則，優先安排清潔能源供電，在風光儲無法滿足低碳要求時啟動微型燃氣 輪機和燃料電池；
[0021 ]關停準則，當風光儲滿足負荷需求或者碳排放量超標需要切機時關停；
[0022] 運行功率準則，W碳排放最小化為目標，采用數學規劃法計算放電量，在滿足負荷 需要的情況下為儲能裝置充電；
[0023] 所述儲能裝置控制策略包括：
[0024] 放電準則，當風光無法滿足負荷需求時進行放電；
[0025] 充電準則，當發電量大于負荷需求時進行充電；
[0026] 放電功率準則，僅當風光發電時，儲能對負荷缺口進行補充;若有碳能源排放，采 用數學規劃法計算放電量；
[0027] 充電功率準則，僅當清潔能源供電時，利用剩余功率進行充電；若有碳能源排放， 則采用數學規劃法獲取分布式電源剩余發電量，對儲能裝置充電。
[0028] 優選的，所述步驟(5)具體包括:在滿足約束條件的前提下，采用數學規劃法對式 (2)進行優化；
[00巧]其約束條件包括：
[0030]功率平衡條件，其表達式為：
[0031 ] P wt-out+P pv-out+P mct-out+P f c-〇ut+P grid+Pbess = Pload (3)
[0032] 式(3)中：Pwt-DUt為風力發電機組實際功率，Ppv-DUtt為光伏實際功率，Pmct-DUt為微型 燃氣輪機實際功率，Pf C-OUt為燃料電池的實際功率，Pgrid為從電網吸收的功率，Plead為負載功 率，Pbess為儲能裝置可調節的功率，其大小滿足：
[0033] -(Pbess-N-Pbess-M)含 Pbess ^ Pbess-M (4)
[0034] 式(4)中:Pbess-N為系統中儲能的額定容量，Pbess-M為當前已經儲存的容量；
[0035] 電源功率約束，其表達式為： (5)
[0037] 式(5)中，Prt為相應風速下風力發電機組理論功率，Ppv為光伏理論功率，Pmct-min為 微型燃氣輪機最小出力，PfE-min為燃料電池最小出力，為微型燃氣輪機額定功率， Pfc-rate為燃料電池額定功率，Pch arg e-max為儲能的最大充電功率，PdiSEh arg e-max為儲能的最 大放電功率；
[0038] 添加碳排放量的約束，其表達式為：
[0039] C < Cmax (6)
[0040] 式(6)中:Cmax為最大允許碳排放量。
[0041] 進一步地，利用公式(2)獲取優化后的出力;如果超過最大允許碳排放量Cmax,則根 據實際需要按負荷的重要程度切除負載，采用步驟(5)的方法再次優化，并按照優化后的出 力運行微電網。
[0042] 與現有技術相比，本發明達到的有益效果是：
[0043] 本發明對微電網碳排放公式進行了優化，公式計及了電源使用效率與碳排放量之 間的關系，同時綜合考慮各種因素對不同分布式電源碳排放量按影響程度設置了不同權 重，兩方面的優化使得碳排放的計算更加的準確、實用。
[0044] W低碳為運行優化目標，提出了清潔能源W及儲能優先運行的方案;在清潔能源 不能滿足要求時，W微網內儲能裝置為調控手段，對微網系統內各分布式電源出力利用數 學規劃法進行合理分配。在碳排放量越限的情況下，提出按負荷重要等級的切機措施W滿 足環保要求，最終實現了低碳運行的目的。
【附圖說明】
[0045] 圖1為一種微電網低碳化運行的優化控制方法流程圖；
[0046] 圖2為儲能充放電方法流程圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0048] 如圖1所示，一種微電網低碳化運行的優化控制方法，所述方法包括：
[0049] (1)獲取微電網分布式電源分布情況;所述微電網，包括風力發電機組、光伏、微型 燃氣輪機、燃料電池和儲能裝置;其中，微型燃氣輪機和燃料電池排放碳能源。
[0050] (2)計及分布式電源使用效率的碳排放量，根據所述碳排放量進行建模;根據微型 燃氣輪機使用效率與碳排放量獲取微電網碳排放量：
(1)
[0052] 式（1)中：C為微電網碳排放量，V (IU)為第i臺燃氣輪機在使用效率為化時產生1 kWh 能量所排放的碳值，Pi為第i臺燃氣輪機的有功出力，V功第1臺燃料電池發出IkWh能量所排 放的碳值，Pl為第1臺燃氣輪機的有功出力，VG為大電網等值碳排放模型，Pb為從大電網吸收 的電量;nE {nl，n2,. . .}為燃氣輪機臺數。
[0053] (3)由于分布式電源分所處地理環境、人口、經濟、政治等因素不同導致相同碳排 放會造成不同程度的影響，因此綜合各種因素；因此為不同電源的碳排放量設置相應權重； 為公式(1)中微型燃氣輪機、燃料電池和大電網設置權重，則： (2)
[0化5]式(2)中，W1、W2和W3均為權重系數，且S者的和為1。
[0056] (4)制定控制策略；由于風光資源的隨機性波動性，是相對不可控的能源。但微型 燃氣輪機、燃料電池 W及儲能裝置屬于可控能源。將微型燃氣輪機、燃料電池運類排碳能源 歸為一類，并且將儲能裝置歸為一類給出控制策略。具體為：W負荷預測曲線為微電網中排 碳能源接入