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专利号: 2020105240609
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.计及负荷特性和需求响应的多微电网协调优化调度方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤1、将各微电网根据自身负荷特性将其分为居民型微电网、商业型微电网和工业型微电网;

步骤2、输入不同类型微电网的平均电价、电价的上调系数、下调系数、价格补偿系数、弹性系数以及微电网间交易电价;

步骤3、建立不同类型微电网对应的价格模型;

(1)居民型微电网电价模型

将居民电价分为3档,表示为:

上式中:λ1.h(t)、λ2.h(t)、λ3.h(t)分别为居民型微电网在时刻t的下的3档电价;H1、H2、H3分别对应3档电价与平均电价的比值,不同时段对应的比值如式(2)和式(3)所示;λh为未参加需求响应前的电价,第一、二档分档电量分别为Q1、Q2,ΔPL.1(t)表示用电量;

(2)商业型微电网电价模型

针对商业型微电网采用分时电价模型,其中峰谷电价是在平均电价的基础上调整得到,表示为:上式中: 分别为商业型微电网的负荷峰时电价和谷时电价,λs为商业微电网的平均电价, 分别为峰时电价和谷时电价的上调系数和下调系数;

(3)工业型微电网负荷电价模型

工业用电负荷按照负荷的重要程度将其分为三级,一级为重要负荷,不允许参与调度,二级负荷和三级负荷均可参与,其电价模型表示为:上式中: 分别为工业型微电网的负荷峰时电价和谷时电价,λg为商业微电网的平均电价,α%、β%分别为在备用线路下用户电价的增长率和下降率;

步骤4、建立不同类型微电网参与需求侧响应后的成本计算模型;居民型负荷和商业型负荷会产生明显的峰谷差,而工业型微电网其用电波动性较弱;当考虑互弹性价格系数时,会造成用户在高用电量还会有负荷转移到此时段,故居民型和商业型不考虑互弹性价格系数,而工业型微电网由于用电负荷峰值不明显,在考虑自身的用电可靠性上,考虑了互弹性价格系数;

自弹性价格系数表示为:

式中ε表示自弹性价格系数,PL(t)、ΔPL(t)分别为需求响应前后时刻t的用电负荷和负荷变化量;λ(t)、Δλ(t)分别为需求响应前后时刻t的用电价格和价格变化量;

考虑负荷需求侧响应后,微电网成本表示为:

对于居民型和商业型微电网来讲,利用式(6)和(7)可化简得:其中:

上式中:λm(t)、Δλm(t)分别为居民型和商业型微电网m需求响应前后时刻t的用电价格和价格变化量,εm表示微电网m的价格弹性系数,PL.m(t)、ΔPL.m(t)分别为居民型和商业型微电网m需求响应前后时刻t的用电负荷和负荷变化量,T为日前优化调度周期,为一天24小时,Cm.DR表示微电网m需求响应前后的电力成本,由电量和电价决定,Rm为微电网m的优惠电价比例;

而对于工业型微电网,由于既考虑自弹性价格系数又考虑互弹性价格系数,因此负荷需求表示为:式中 λt分别为需求响应前后的用电价格,εst表示电力需求价格弹性,s、t代表时间,当s=t时,被称为自弹性,当s≠t时,被称为交叉弹性,PL.g(t)、ΔPL.g(t)为工业型微电网需求响应前后时刻t的用电负荷和负荷变化量;

考虑负荷需求侧响应后,工业型微电网的成本利用式(7)和(10)化简得:其中Cg.DR表示工业型微电网需求响应前后的电力成本,λg(t)、Δλg(t)分别为工业型微电网需求响应前后时刻t的用电价格和价格变化量;

综上所述得到多微电网参与需求响应的总成本为:

CDR=Ch.DR+Cs.DR+Cg.DR                    (12)其中Ch.DR表示居民微电网需求响应前后的电力成本、Cs.DR表示商业型微电网需求响应前后的电力成本;

步骤5、建立计及负荷特性和需求响应的多微电网协调优化调度模型(1)目标函数

并网多微电网协调优化调度的运行成本包括了各个微电源发电成本、微电网与微电网之间能量交互费用、微电网与大电网之间的能量交互费用、环境成本、微电源维护费用和微电网负荷参与需求侧响应的费用;其中各微电网中微电源的维护成本Cm.O表示为:式中:KO.PV,KO.WT,KO.BT,KO.DE分别为光伏发电单元PV,风力发电单元WT,储能系统BT,柴油发电机DE的成本维护系数,PPV.m(t)表示t时刻微电网m的光伏出力,PWT.m(t)表示t时刻微电网m的风机出力,PBT.m(t)表示t时刻微电网m的储能出力,PDE.m(t)表示t时刻微电网m的柴油机出力;

柴油机的发电成本表示为:

上式中:a,b,c分别为柴油发电机的成本系数;

微电网间的交易成本为:

式中:Cm.sell表示微电网m出售给电网的电价,Cm.buy表示微电网m从电网购电的电价,Ckm(t)表示t时刻微电网k和m间交易的电价,Pkm(t)表示t时刻微电网k与微电网m的交互功率;

当Pkm(t)>0时,表示微电网k向微电网m购电,反之售电,Pkm(t)=‑Pmk(t);

多微电网污染治理成本由柴油发电机和大电网产生,表示为:

式中:Ck表示处理第k种污染物所需的单位成本,σk表示发电机组的第k各污染排放因子,n表示微电网个数;;

考虑多微电网的需求响应成本,则并网多微电网协调优化调度的运行成本表示为:F=Cm.O+Cm.de+Cm.net+Cm.en+CDR                                    (17)(2)该优化调度模型的约束条件有:

1)功率平衡约束:

Pm(t)+Pkm(t)+PWT.m(t)+PPV.m(t)+PDE.m(t)‑PBT.m(t)=PL.m(t)‑ΔPL.m(t) (18)

2)机组出力上下限约束:

Pi.m.min(t)<Pi.m(t)<Pi.m.max(t)                                 (19)上式中:Pi.m.min(t)、Pi.m.max(t)分别为微电网m中可控微源i的输出功率下限和上限;

3)柴油机机组爬坡约束

Pi.m(t)‑Pi.m(t‑1)<Pi.m.up                                       (20)上式表示柴油机机组的上行爬坡功率限制;

Pi.m(t‑1)‑Pi.m(t)<Pi.m.down                                      (21)上式表示柴油机机组的下行爬坡功率限制;

4)储能系统充放电约束:

PBT.m.min(t)<PBT.m(t)<PBT.m.max(t)                                (22)上式中:EBT.m(t)为第m个微电网前t个时间段的储能充放电之和;

5)微电网之间传输功率约束

各个微电网之间能够直接传输功率,功率约束范围为:

Pkm.min(t)<Pkm(t)<Pkm.max(t)                                   (24)上式中:Pkm.min(t)、Pkm.max(t)分别为微电网k与微电网m之间传输功率下限和上限;

6)微电网与配电网传输功率约束

微电网与配电网的传输功率限制范围为:

Pm.min(t)<Pm(t)<Pm.max(t)                                     (25)上式中:Pm.min(t)、Pm.max(t)分别为微电网m与配电网之间传输功率下限和上限;

步骤6、确定目标函数和优化变量后,利用改进的人工鱼算法对该优化调度模型进行求解,具体步骤如下:(1)算法初始化:设定人工鱼群算法中的初始人工鱼的规模M、人工鱼所在初始位置、初始位置对应的函数值作为最初公告板、人工鱼的视野Visual、拥挤度因子、最大迭代次数D、每一代人工鱼的最大尝试次数Try_number;

(2)调整视野范围并确定视步系数a,0

(4)计算每条人工鱼所在位置对应的函数值,并把该函数值与公告板作比较,如果优于公告板,则把该值赋值给公告板;

(5)检查终止条件:是否达到迭代次数或者是否满足求解精度要求,如果满足则输出公告板的值;反之执行第(3)步;

(6)输出最终结果;

步骤7、利用式(28)计算每个微网的满意度指标A,当各微电网满意度高于阈值时,此时的优化结果即为最终结果,当出现微电网的满意度低于阈值时,将其微电网负荷以最低阈值参与需求侧响应的调度,其他微电网正常参与,返回步骤5重新进行多微电网协调优化调度计算,直到满足迭代次数或者各微电网的满意度均高于阈值;否则各微电网负荷均取满意度值为0.9参与需求侧响应;