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专利号: 2019110955558
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征在于,步骤如下:步骤1:建立交直流混合微电网系统模型;

步骤2:以交直流混合微电网运营成本最大化为目标,执行考虑柔性负荷的交直流混合微电网的能量管理策略,以运营收益最大化为目标去分配交直流两侧柔性负荷和大电网的调度资源,并通过交直流两侧柔性负荷调度方法调度交直流两侧柔性负荷;

步骤3:建立以交直流混合微电网运营净收益和用户满意度最优为综合目标,以综合约束条件、换流损耗负荷缺电率和供电可靠性为评价指标,确定交直流混合微电网的容量优化配置方案。

2.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述交直流混合微电网以运营收益最大化为目标的分配方式如公式(1)所示:max Cop(t)=Cuser(t)+Cshift(t)+Cnet(t)                   (1)式中,其中Cshift=Cshift1+Cshift2,Cop(t)为微电网综合运营成本,Cuser(t)为微电网与用户之间的售电收益,Cshift(t)为负荷调度成本,Cshift1,Cshift2分别为直流侧、交流侧负荷调度成本,为微电网与大电网售、购电成本。

3.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述能量管理策略的模型如下:定义风力发电与交流侧负荷需求的差额为交流侧负荷不平衡功率,光伏发电与直流侧负荷需求的差额为直流侧负荷不平衡功率,所述交流侧负荷不平衡功率和所述直流侧负荷不平衡功率公式分别公式(2)和(3)所示:直流侧

交流侧

式中P1(t),P2(t)分别为直流侧交流侧不平衡功率,Poutput1(t),Poutput2(t)分别为光伏、风机输出功率,Pload1(t),Pload2(t)分别为直流侧、交流侧初始负荷功率,Pshift1,分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度容量,Pchange分别为交直流两侧相互转移功率,Pnet(t)分别为微电网购售功率,Pbat(t)分别为蓄电池充放电功率,k分别为换流损耗系数。

4.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:步骤2中所述交直流两侧柔性负荷调度方法如下:定义每一时段交直流侧柔性负荷可调度容量分别为:

式中:△P1(t)、△P2(t)分别为直流侧柔性负荷可调度容量、交流侧柔性负荷可调度容量;

根据微电网中柔性负荷包括可激励负荷、可中断负荷两种形式,以及交直流两侧柔性负荷实际调度量与微电网与用户签订的协议内容、用户自主参与负荷调度的意愿以及柔性负荷调度潜力相关,得到交直流两侧柔性负荷实际参与调度容量如下:式中:Pshift1(t)、Pshift2(t)分别为直流侧、交流侧柔性负荷调度总容量,ρDCup(t)、ρDCdown(t)分别为直流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组,ρACup(t)、ρACdown(t)分别为交流侧对决定负荷能否参与柔性负荷调度的决策系数组,kup(t)、kdown(t)分别为柔性负荷的可激励系数、可中断系数,PDCneed(t),PACneed(t)分别为直流侧、交流侧的负荷需求;

根据用户自主参与负荷调度的意愿和柔性负荷的调度潜力对可激励系数和可中断系数的取值之间的联系,可定义柔性负荷的可激励系数、可中断系数如下:其中 ——柔性负荷可激励潜力、可中断潜力, 用户增加、中断负荷的意愿因子;

直流侧决策系数与直流侧柔性负荷参与调度关系式如下:

交流侧决策系数与交流侧柔性负荷参与调度关系式如下。

5.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述综合目标公式如下:F为综合指标;f1*和 分别为经济目标和用户满意目标的独立最优解,ω1和ω2分别为经济目标和用户满意目标的权重。

6.根据权利要求5所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述经济目标包括等年值投资运行成本、柔性负荷调度成本、交直流混合微电网与大电网之间售购电成本;

所述经济目标函数表达式如下:

max f1=Cop-CACS=Cuser(t)+Cshift(t)+Cnet(t)-CACS                     (10)所述等年值投资运行成本表达式如下:Cini、Com、Crep分别为年设备投资成本、年设备运维成本、年设备置换成本,分别为光伏、风机、蓄电池、换流装置单个成本,Npv、Nwt、Nbat分别为光伏、风机、蓄电池的安装数量, 分别为单位光伏、风机、蓄电池、储能装置运维成本,CRL分别为年限内设备置换成本总和;

所述柔性负荷调度成本表达式如下:

直流侧:

其中:

交流侧:

其中:

式中:Cup1、Cdown1分别为直流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本,Cup2、Cdown2分别为交流侧年柔性负荷的激励成本、补偿成本,Ciup1(t)、Cidown1(t)分别为直流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本,Ciup2(t)、Cidown2(t)分别为交流侧t时刻柔性负荷的激励成本、补偿成本;

α1、α2分别为可激励负荷的激励系数,δmax分别为最大柔性负荷调度成本系数,Psur1、Psur2分别为流侧、交流侧柔性负荷调度后的负荷需求,β1、β2——为可中断负荷的补偿系数。

所述微电网与大电网之间的购售电成本可定义为:

式中:Pnet,buy(t),Pnet,sell(t)分别为微电网向大电网购售的电量;cnet,buy(t),cnet,sell(t)分别为微电网向大电网购售电电价。

所述微电网与用户之间的售电成本表达式如下:

其中:Puser(t)为t时刻用户电量需求,cuser(t)为t时刻微电网售电电价。

7.根据权利要求5所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述用户满意目标模型如下:

式中:qt为t时刻未进行负荷调度时的电费支出总量,△qt为t时刻电费支出改变量,与负荷调度之前相比增加为正,减少为负;bt为t时刻未进行符合调度时的微电网负荷总量,△b1t、△b2t为t时刻直流侧、交流侧负荷改变量。

8.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述综合约束条件包括供电可靠性约束、系统装机容量约束、蓄电池充放电约束、功率平衡约束和柔性负荷调度约束;

所述供电可靠性约束表达式如下:

fLPSP≤σLPSP                                     (17)式中,σLPSP为负荷缺电率的约束参考值;

所述系统装机容量约束表达式如下:

式中:Nmin,pv、Nmin,wt、Nmin,bat分别为光伏、风机、蓄电池最小安装数量组;Nmax,pv、Nmax,wt、Nmax,bat分别为光伏、风机、蓄电池最大安装数量组;

所述蓄电池充放电约束表达式如下:

式中:SOC(t)为t时刻蓄电池的剩余电量;SOCmax、SOCmin分别为蓄电池SOC的上限、下限,Pbat,in(t)、Pbat,out(t)分别为t时刻蓄电池充电、放电功率; 分别为蓄电池充电功率的上限、下限; 分别为蓄电池放电功率的上限、下限;

所述功率平衡约束表达式如下:

所述柔性负荷调度约束表达式如下:

式中: 分别为柔性负荷最大可激励潜力、最大可中断潜力。

9.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:所述换流损耗负荷缺电率计算公式为:Ploss=(1-k)Pchange                             (22)所述供电可靠性判断表达式如下:

其中:Ploss表示换流损耗负荷缺电率。

10.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷的并网型交直流混合微电网系统容量优化配置方法,其特征还在于:该方法采用粒子群优化算法进行验证。