基于孤島劃分的微網(wǎng)日前經(jīng)濟最優(yōu)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于孤島劃分的微網(wǎng)日前經(jīng)濟最優(yōu)調(diào)度方法，特別針對一種考慮 含分布式能源、可能運行于孤島狀態(tài)的配電網(wǎng)的日前經(jīng)濟調(diào)度策略。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著配電網(wǎng)建設(shè)的加強和微電網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，分布式發(fā)電（distributed generation，DG)在電網(wǎng)中的滲透率不斷提高。DG接入配電網(wǎng)雖然能夠滿足日益增長的負 荷需求、提高能源的綜合利用率，但也使得配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變得越發(fā)的復(fù)雜，一旦配電網(wǎng)發(fā)生 故障，若無法快速制定相應(yīng)的故障恢復(fù)策略，有可能導(dǎo)致停電面積的擴大，造成巨大的經(jīng)濟 損失。2003年制定的IEEE Std 1547-2003支持通過DG之間的協(xié)調(diào)控制等技術(shù)手段來實現(xiàn) 孤島運行。2011年修訂的IEEE Std 1547. 4-2011則將微網(wǎng)的定義延伸到了含DG的配電網(wǎng) 系統(tǒng)中，且具有并網(wǎng)和孤島兩種運行新模式。當配電網(wǎng)區(qū)域發(fā)生故障或其他原因而造成與 上級大電網(wǎng)脫離時，可以通過合理的孤島劃分來實現(xiàn)對孤島區(qū)域內(nèi)的負荷恢復(fù)供電，提高 配電網(wǎng)的供電可靠性。因此，含DG配電網(wǎng)的孤島恢復(fù)策略對于配網(wǎng)的安全性至關(guān)重要。隨 著智能配電網(wǎng)的發(fā)展，配電網(wǎng)中逐步開始引入分布式電源、儲能設(shè)備、電動汽車、可控負荷 等等。當針對含分布式電源的配電網(wǎng)日前經(jīng)濟調(diào)度策略的制定時，不但需要考慮分布式能 源的輸出功率不確定性，同時也要考慮到上級電網(wǎng)因檢修而造成的配電網(wǎng)計劃孤島時間的 不確定性，總結(jié)起來主要包括以下三個方面：1)分布式能源輸出功率的不確定性：光伏、風 機的發(fā)電量收到光照和風速的影響，盡管現(xiàn)在的預(yù)測技術(shù)能夠預(yù)測較長時間后的風速和光 照，但是隨著時間的增加，其預(yù)測的不準確性呈現(xiàn)指數(shù)型上升，因此，無法將其作為一個確 定的參數(shù)用于配電網(wǎng)的日前能量經(jīng)濟調(diào)度；2)孤島時間的不確定性：配電網(wǎng)處于孤島劃分 下的時間也具有一定的不確定性，需要考慮到上級電力部門檢修的時間、檢修資源的影響 等等。因此，無法采用傳統(tǒng)的僅僅一個固定的孤島時間用于能量調(diào)度；3)電動汽車換電站 的不確定性：電動汽車的換電站的電池容量受到交通、天氣等因素的影響，具有一定的不確 定性。無法將其簡單的等效為一個固定容量的負荷和固定容量的微源來進行考慮。因此， 考慮到上述三者的不確定性，無法采用傳統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度方法來實現(xiàn)含分布式能源和考慮孤 島運行的配電網(wǎng)日前經(jīng)濟調(diào)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種微源功率、負荷功率和配電網(wǎng)孤島 運行時間的確定性好的基于孤島劃分的微網(wǎng)日前經(jīng)濟最優(yōu)調(diào)度方法。
[0004] 本發(fā)明方法在考慮分布式能源的輸出功率不確定、孤島時間不確定和電動汽車換 電站容量不確定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合Rolling調(diào)度方法，制定考慮孤島劃分的微網(wǎng)日前最優(yōu) 經(jīng)濟調(diào)度策略。本發(fā)明方法在整個方法的流程圖如圖1所示，發(fā)明方法詳細步驟敘述如下：
[0005] 1)輸入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：配電網(wǎng)絡(luò)的原始結(jié)構(gòu)，各條支路的線路參數(shù)，各個節(jié)點日前預(yù) 測的負荷有功和無功功率、日前預(yù)測的DG的有功和無功功率，負荷的可控性、DG的類型，網(wǎng) 絡(luò)中節(jié)點總數(shù)為Nncid，線路總數(shù)為Nlire。
[0006] 2)設(shè)定用于經(jīng)濟調(diào)度的控制變量。控制變量X主要包括光伏變量Xpv、風機變量 Xwind、儲能電池變量Xess、電動汽車換電站變量Xevs、負荷變量Xu?d、主網(wǎng)變量L ld、節(jié)點狀態(tài) 變量XNcid、開關(guān)狀態(tài)變量Xutre。各個變量集合的表示形式如公式（1)_(13)
[0020] 其中，戶^表示節(jié)點k上的PV在i時刻的有功功率；JjL^表示節(jié)點k上的風機 在i時刻的有功功率；.表示儲能電池充電變量，Pkd表示節(jié)點k上的儲能電池在i時 刻的充電有功功率；文￡SiY/表示儲能電池放電變量，表示節(jié)點k上的儲能電池在i時 刻的放電有功功率；表示電動汽車換電站的充電變量，Pkw.表示節(jié)點k上的電動汽 車換電站在i時刻的充電有功功率；:表示電動汽車換電站的放電變量，Pku:表示節(jié) 點k上的電動汽車換電站在i時刻的放電有功功率；aL??表示節(jié)點k上在第i時的可控負 荷比例變量；尸^:&和戶分別表示微網(wǎng)在i時刻向電網(wǎng)的買電功率和售電功率；表 示節(jié)點k在i時刻的狀態(tài)，O表示失電，1表示得電；.么_表示線路j在i時刻的狀態(tài)，O表 示失電，1表示得電；Nfcd表示配電網(wǎng)中節(jié)點的數(shù)量；NUnf；表示配電網(wǎng)中線路的數(shù)量；T表示 整個經(jīng)濟調(diào)度的規(guī)劃時間，一般為24小時。
[0021] 3)設(shè)置日前經(jīng)濟調(diào)度的目標函數(shù)?？偟哪繕撕瘮?shù)包括四個部分，負荷斷電損失 Costuiad、儲能電池的充放電損失CostEss、電動汽車換電站的損失Cost Evs以及向大電網(wǎng)買電 損失Costfrld。目標函數(shù)的
[0027] 其中，H(Tstrat，Tend, X，Ytp)為與調(diào)度初始時間Tstrat和結(jié)束時間T end、控制變量X以 及在Tp時刻獲得的預(yù)測數(shù)據(jù)Ytp相關(guān)的目標函數(shù)；
[0028] Costuiad (TstMt，Tend, X，Ytp)為與調(diào)度初始時間Tstrat和結(jié)束時間T end以及控制變量X 相關(guān)的負荷斷電損失，表不在調(diào)度期間內(nèi)負荷因失電而造成的經(jīng)濟損失，為節(jié)點j在時 刻i失電下的經(jīng)濟損失因子；
[0029] CostEss (Tstrat，TOTd，X，Ytp)為與調(diào)度初始時間Tstrat和結(jié)束時間T end以及控制變量X 相關(guān)的儲能電池損失，表不儲能蓄電池因充放電而造成的損耗，rI Ess。、rI Evsd表不儲能電池 充、放電的損失因子；
[0030] CostEvs (Tstrat，Tend, X，Ytp)為與調(diào)度初始時間Tstrat和結(jié)束時間Tend以及控制變量X 相關(guān)的電動汽車換電站損失，表示換電站充放電損失以及因換電站容量改變而引發(fā)的風險 損失，nEvs。、nEvsd表示換電站電池充、放電的損失因子，go;.,..,:)考慮換電站電池容量的 風險損失函數(shù)；
[0031] Costteld (TstMt，Tend, X，ΥΤρ)為與調(diào)度初始時間Tstrat和結(jié)束時間Tend以及控制變量X 相關(guān)的買電和賣電費用，ci為時刻i時配電網(wǎng)向大電網(wǎng)買電和賣電的實時電價。
[0032] 4)設(shè)置日前經(jīng)濟調(diào)度的約束條件。分別設(shè)置日前經(jīng)濟調(diào)度的各個約束條件，包括 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)約束、微源約束、負荷約束、電網(wǎng)交換功率約束和功率平衡約束。該約束條件為 與預(yù)測時間Tp、控制變量X和預(yù)測數(shù)據(jù)Ytp有關(guān)的函數(shù)，記做St (Τ p，X)。
[0033] 4. 1)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)約束
[0035] 其中，表示第i時刻的孤島數(shù)，如果該時刻與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，則為1。該約 束是為了保證配電網(wǎng)的輻射狀網(wǎng)絡(luò)約束。
[0036] 4. 2)微源約束
[0037] i)光伏的輸出有功功率幅值約束
[0039] 其中，和fkr,為在時刻Tp時預(yù)測出的第i時刻的光伏輸出有功功率的上下 限值。
[0040] ii)風機的約束
[0042] 其中，和:為在時刻Tp時預(yù)測出的第i時刻的風機輸出有功功率的 上下限值。
[0043] iii)儲能電池的約束
[0049] 其中，聲_和為儲能蓄電池的最大充電有功功率和最大放電有功功率； 為節(jié)點k上儲能蓄電池在i時刻的Soc值；Eessik為節(jié)點k上蓄電池的容量；Δ T為 單位調(diào)度時間；公式（22) (23)是儲能電池充放電功率限值約束；公式（24)表示儲能電池 只能運行于充電或者放電狀態(tài)；公式（25) (26)是儲能電池的Soc限值約束。
[0050] iv)電動汽車換電站的約束
[0056] 其中，其中，和聲為電動汽車換電站的最大充電有功功率和最大放電有功 功率；i為節(jié)點k上電動汽車換電站在i時刻的Soc值；Eessik為節(jié)點k上蓄電池的容 量；和為電動汽車換電站在Tp時刻預(yù)測出的第i時刻節(jié)點k上的電動汽 車換電站Soc值的上下限值。
[0057] 4. 3)負荷約束。
[0060] 其中，和表示在Tp時刻預(yù)測出的第i時、節(jié)點k上負荷的不可控 功率和可控的功率部分參數(shù)；上為與節(jié)點i關(guān)聯(lián)的線路集合。其中，公式（32)為負荷的功 率約束，公式（33)為負荷的得電約束。
[0061] 4.4)電網(wǎng)交換功率約束
[0066] 其中，6和分別表示配電網(wǎng)和電網(wǎng)間在時刻i可買電或賣電的最大功率 TI^V別為在T p時刻預(yù)測的計劃孤島開始時間和孤島結(jié)束時 間。公式（34)和（35)為交換功率限值約束，公式（36)保證了同一時刻只能處于買電或者 賣電狀態(tài)。
[0067] 4. 5)功率平衡約束
[0069] 其中，μ為微源備用功率比例系數(shù)。
[0070] 5)第一次經(jīng)濟調(diào)度：日前經(jīng)濟調(diào)度。由于本發(fā)明方法中的模型為混合整數(shù)線性規(guī) 劃模型，因此可以采用線性規(guī)劃的求解器進行計算。第一次日前調(diào)度計算主要是在前一天 的〇時刻根據(jù)對未來24小時的預(yù)測數(shù)據(jù)，進行的24小時經(jīng)濟調(diào)度，因此，輸入未來24小時 的預(yù)測數(shù)據(jù)，包括微源的上下功率限值、負荷的功率預(yù)測值以及預(yù)測的未來24小時內(nèi)預(yù)測 的孤島起始