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1、(10)申请公布号 CN 103761586 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103761586 A (21)申请号 201410047256.8 (22)申请日 2014.02.11 G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市四牌楼 2 号 (72)发明人 喻洁 冯其芝 时斌 吴在军 窦晓波 (74)专利代理机构 江苏永衡昭辉律师事务所 32250 代理人 王斌 (54) 发明名称 微电网群 “集中 - 分布式” 协调优化调度方法 (57) 摘要 本发明公开了一种微电网群协调优。
2、化调度方 法。该方法建立微电网群二层优化调度模型， 兼 顾微电网群全局目标与各微电网自身局部目标。 上层为微电网群调度中心， 下层为各微电网调度 中心 ； 上层集群调度中心按照全局目标优化计算 各微电源发电量作为决策变量， 传送给下层各微 电网调度中心 ； 微电网调度中心依据自身局部目 标， 对微电源发电量做出修正 ； 再传送给上层集 群调度中心。 如此反复修正迭代， 直至达到上下层 都满意的协调解。本发明提出的微电网群协调优 化调度方法， 考虑了上下层目标的不一致， 通过集 群调度中心与微电网调度中心迭代优化、 交互修 正， 从而达到全局与局部目标的协调。 该方法适应 了微电网群的分布式特点。
3、， 可实现多个微电网间 的协调运行。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103761586 A CN 103761586 A 1/1 页 2 1. 一种微电网群协调优化调度方法， 其特征在于 ： 针对微电网群上下层各决策者的特 点， 建立微电网群两层优化调度模型， 其中 ： 上层为微电网群调度中心， 根据电网需求设立 总体调度目标 ； 下层为微电网调度中心， 依据各微电网自身特点设立相应目标 ； 上下层各决策者通过各自的决策变量采用。
4、上下层迭代求解策略实现多个微电网间的 协调运行。 2. 如权利要求书 1 所述的微电网群协调优化调度方法， 其特征在于 ： 上层微电网群调 度中心设立总体调度目标， 该层综合考虑环境和经济效益， 以发电成本最小及污染排放最 小为目标建立微电网群多目标优化调度模型， 约束条件包括全局电能平衡约束、 各微电源 发电功率约束和配电网潮流约束。 3. 如权利要求书 1 所述的微电网群协调优化调度方法， 其特征在于 ： 下层微电网调度 中心依据各微电网自身特点， 设立相应的目标函数， 其中成本型微电网以发电成本最小为 目标 ； 环保型微电网以污染排放最小为目标 ； 自治型微电网以微电网与大电网联络线功率。
5、 最小为目标， 所述微电网调度中心考虑的约束条件包括微电网内部电能平衡约束和各微电 源发电功率约束。 4. 如权利要求书 1 所述的微电网群协调优化调度方法， 其特征在于 ： 采用上下层交互 迭代求解两层优化模型， 所述微电网群调度中心为上层， 其以微电网群中所有微电源发电 功率为决策变量 ； 所述微电网调度中心为下层， 其以其内部各微电源、 及其与大电网间的联 络线功率为决策变量， 上层首先求出决策变量的初始解， 输入下层 ； 下层各决策者以初始解 为起始参考值， 进行优化求解， 修正初始解， 得到修正决策解， 返回上层 ； 上层以修正后的决 策解为起始参考值， 进行优化求解， 得到再次修正。
6、的决策解， 输入下层 ； 上下两层如此反复 迭代， 直到符合各层迭代终止条件， 最终获得各决策者的均衡满意解， 实现多个微电网间的 协调运行。 权 利 要 求 书 CN 103761586 A 2 1/5 页 3 微电网群 “集中 - 分布式” 协调优化调度方法 技术领域 0001 本发明涉及电力优化调度技术领域， 尤其涉及一种微电网群协调优化调度方法。 背景技术 0002 世界范围内持续紧张的能源形势促进了清洁能源的应用与发展。 基于可再生能源 的分布式发电技术已成为实现能源多样化的研究重点。 微电网将地理位置相对集中的分布 式电源连接成为一个小型电网， 为大规模分布式电源控制提供了一种有效。
7、方法。 0003 随着分布式电源大规模接入， 为充分发挥分布式电源效益， 有效解决其随机性、 波 动性带来的相关问题， 近年来在微电网的基础上提出了微电网群的概念。微电网群含多个 子微电网， 每个子微电网中又含类型各异的负荷、 分布式电源及储能等资源。 微电网群中的 各微电网可根据区域特点及自身需求， 作为一个整体参与系统运行， 可有效发挥其内部分 布式电源优势并提高用户供电可靠性。但微电网群内含大量分布式电源， 分布式电源种类 繁多且出力不稳定， 对电力调度提出了更高的要求和挑战。 0004 微电网群需根据电网需求设立总体运行目标， 实现多个微电网间的协调运行 ； 而 微电网群中的各微电网又。
8、有自身目标， 其内部不同种类的分布式电源有着不同的运行特 性， 微电网中的蓄电池等储能设备既可作为电源， 也可作为负荷 ； 这些多样性和灵活性， 极 大增加了微电网自身调度的难度。如何兼顾微电网群的总体目标与各微电网局部目标利 益， 如何在微电网群运行时， 对这些分布式电源和蓄电池进行合理的调度管理， 以保证在不 同时段都能满足负荷需求并且获得最理想的经济运行效益， 是研究微电网技术的关键问 题， 也是微电网大规模推广应用面临的实际问题。 0005 与传统电力调度相比较， 微电网群调度具有电源多样性、 调度多层次性等特点， 传 统电力调度结构并不适用于微电网群调度。现有对微电网群调度模式尚未进。
9、行系统的研 究， 也未提出相应的优化调度模型和算法。本发明针对微电网群集中 - 分布式特点， 提出一 种协调优化调度模型与算法。 发明内容 0006 为了解决上述技术问题， 本发明提供一种微电网群协调优化调度方法。 0007 其中， 针对微电网群上下层各决策者的特点， 建立微电网群两层优化调度模型， 其 中 0008 上层为微电网群调度中心， 根据电网需求设立总体调度目标 ； 0009 下层为微电网调度中心， 依据各微电网自身特点设立相应目标 ； 0010 上下层各决策者通过各自的决策变量采用上下层迭代求解策略实现多个微电网 间的协调运行。 0011 其中， 上层微电网群调度中心设立总体调度目。
10、标， 该层综合考虑环境和经济效益， 以发电成本最小及污染排放最小为目标建立微电网群多目标优化调度模型， 约束条件包括 全局电能平衡约束、 各微电源发电功率约束和配电网潮流约束。 说 明 书 CN 103761586 A 3 2/5 页 4 0012 其中， 下层微电网调度中心依据各微电网自身特点， 设立相应的目标函数， 其中成 本型微电网以发电成本最小为目标 ； 环保型微电网以污染排放最小为目标 ； 自治型微电网 以微电网与大电网联络线功率最小为目标， 所述微电网调度中心考虑的约束条件包括微电 网内部电能平衡约束和各微电源发电功率约束。 0013 其中， 采用上下层交互迭代求解两层优化模型， 。
11、所述微电网群调度中心为上层， 其 以微电网群中所有微电源发电功率为决策变量 ； 所述微电网调度中心为下层， 其以其内部 各微电源、 及其与大电网间的联络线功率为决策变量， 上层首先求出决策变量的初始解， 输 入下层 ； 下层各决策者以初始解为起始参考值， 进行优化求解， 修正初始解， 得到修正决策 解， 返回上层 ； 上层以修正后的决策解为起始参考值， 进行优化求解， 得到再次修正的决策 解， 输入下层 ； 上下两层如此反复迭代， 直到符合各层迭代终止条件， 最终获得各决策者的 均衡满意解， 实现多个微电网间的协调运行。 0014 本发明的有益效果在于针对微电网群的分布特点及分层优化理论， 提。
12、出了微电网 群的两层优化调度模型， 突破了传统单一层次的电力调度模式， 尝试了多决策者的调度算 法， 可实现多个微电网间的协调运行。 此外， 该优化方法还可有效提高分布式电源利用率及 用户供电可靠性， 提高微电网及外部电网运行经济性， 具有重要的现实意义。 附图说明 0015 图 1 微电网群两层优化调度流程图。 具体实施方式 0016 下面参照附图对本发明作进一步详细描述。 0017 本发明所涉及的微电网群协调优化调度针对微电网群集中 - 分布式特点， 建立微 电网群两层优化调度模型， 上层为微电网群调度中心， 根据电网需求设立总体调度目标 ； 下 层为微电网调度中心， 依据各微电网自身特点。
13、设立相应目标。上下两层决策者通过各自的 决策变量相互影响、 相互作用， 采用上下层迭代求解策略实现多个微电网间的协调运行， 包 括 ： 0018 上层微电网群调度中心根据电网需求设立总体调度目标， 本发明中综合考虑环境 和经济效益， 以总发电成本最小与总污染排放最小为综合目标， 以功率平衡约束、 蓄电池能 量约束等微约束条件， 建立微电网群的多目标优化调度模型。 0019 目标函数 ： 0020 minf(x) minf1(x),f2(x) (1) 0021 0022 0023 其中， f1(x) 为发电成本， f2(x) 为气体污染排放， T 为计算的总时间段数， N 为微 电网个数， t 。
14、为时间段， rij为第 i 个微电网中第 j 个微电源， ri为第 i 个微电网中微电源总 说 明 书 CN 103761586 A 4 3/5 页 5 数，为微电源 rij单位发电成本，均为微电源 rij污染气体排放系 数，为微电源 rij在 t 时刻的发电量。 0024 (2) 约束条件 ： 0025 配电网潮流约束 ： 0026 0027 0028 其中， Pl、 Ql为注入微电网群节点 l 处的有功、 无功功率 ； PDl、 QDl为节点 l 处负荷的 有功、 无功功率 ； Ul、 Um为节点 l、 m 处的电压 ； Glm、 Blm、 lm为节点 l、 m 间的电导、 电纳及相角 差。
15、 ； lm为线路节点 l、 m 间导纳的相角差 ； M 与节点 l 相连的支路数。 0029 微电源出力上、 下限约束 ： 0030 0031 其中为微电源 rij有功出力下限，为微电源 rij有功出力上限。 0032 蓄电池充放电功率上、 下限约束 ： 0033 0034 0035 SOCimin SOCit SOCimax (9) 0036 其中，为微电网 i 内的蓄电池 t 时刻充、 放电功率 ； 为微电网i内的蓄电池最小充、 放电功率 ；为微电网i内的蓄电池 最大充、 放电功率 ； SOCit为微电网 i 内的蓄电池 t 时刻的存储容量， SOCimin为微电网 i 内的 蓄电池存储容。
16、量最小值， SOCimax为微电网 i 内的蓄电池存储容量最大值。 0037 下层微电网调度中心依据各微电网自身特点设立相应目标， 各微电网内部可根据 实际需求实现不同的目标。 0038 (1) 成本型微电网 （1 J 个） 0039 目标函数为微电网内总发电成本最小， 其表达式为 ： 0040 0041 约束条件有 ： 0042 第 i 个子微电网内功率平衡约束 ： 0043 说 明 书 CN 103761586 A 5 4/5 页 6 0044 0045 第 i 个子微电网内微电源出力约束 ： 0046 0047 第 i 个子微电网与大电网交互功率传输线上下限约束 ： 0048 0049 。
17、第 i 个子微电网内蓄电池充放电约束 ： 0050 0051 0052 SOCimin SOCit SOCimax (17) 0053 其中，为 t 时刻微电网 i 与大电网间的交互功率，为微电网 i 内的蓄电池 t 时刻充、 放电功率，为微电网 i 内的蓄电池 t 时刻充、 放电效率 , 其余各符号意义均如前所述。 0054 (2) 环保型微电网 （1 K 个） 0055 目标函数为微电网内总污染排放最小， 其表达式为 ： 0056 0057 约束条件有 ： 0058 第 i 个子微电网内功率平衡约束 ； 0059 第 i 个子微电网内微电源出力约束 ； 0060 第 i 个子微电网与大电网。
18、交互功率传输线上下限约束 ； 0061 第 i 个子微电网内蓄电池充放电约束。 0062 其中， 以上各式中各符号意义及约束条件中的具体表达式均如前所述。 0063 (3) 自治型微电网 （1 L 个） 0064 目标函数为微电网与大电网间的联络线功率最小为目标， 其表达式为 ： 0065 0066 其中， 目标函数中各符号意义均如前所述， 且为微电源 rij在 t+1 时刻的发电 功率，为微电源 rij在 t 时刻的发电量。 0067 约束条件有 ： 说 明 书 CN 103761586 A 6 5/5 页 7 0068 1) 第 i 个子微电网内功率平衡约束 ： 0069 2) 第 i 个。
19、子微电网内微电源出力约束 ： 0070 3) 第 i 个子微电网内蓄电池充放电约束 ： 0071 其中， 以上约束条件中的具体表达式均如前所述。 0072 针对上述建立的优化模型， 各层决策者根据自身特点， 设立相应的决策变量。 上层 （微电网群层） 以集群中所有微电源发电功率、 蓄电池充 （发） 电量为决策变量 ； 下层 ( 微电 网层)以各微电网自身内部微电源发电功率、 蓄电池充 （发） 电量、 微电网与大电网间的联络 线功率为决策变量。 0073 采用上下层交互迭代求解两层优化调度模型。微电网群调度中心 （上层） 依据全局 目标及所考虑的约束条件先求出初始解， 输入各微电网调度中心 （下。
20、层） ； 各微电网调度中 心以上层输入作为初始值， 依据本地局部目标及所考虑的约束条件， 求出修正解， 返回给集 群调度中心 （上层） ； 集群调度中心再将返回的修正解作为初始值， 再次求出符合全局目标 的优化解， 输入下层个微电网调度中心 ； 各微电网调度中心再以此为初始值， 求修正解， 返 回上层 ； 上下两层如此反复迭代， 直到符合各层迭代终止条件， 兼顾全局与局部目标， 实现 多个微电网间的协调运行。 0074 简而言之， 本发明步骤大致如下。 0075 1) 根据如图 1 所示微电网群两层优化调度流程图， 上层微电网群调度中心根据电 网需求以总发电成本最小与总污染排放最小为目标， 建。
21、立上层多目标优化调度模型。 0076 2) 下层微电网调度中心根据各微电网自身特点， 建立最大化满足自身需要的目 标函数及约束条件， 形成下层优化调度模型， 其中成本型微电网以成本最小为目标 ； 环保型 微电网以污染排放最小为目标 ； 自治型微电网以微电网与大电网联络线交换功率最小为目 标。 0077 3) 根据模型特点， 设立上下层决策变量。上层 （微电网群层） 以集群中所有微电源 发电功率、 蓄电池充 （发） 电量为决策变量 ； 下层 ( 微电网层 ) 以各微电网自身内部微电源 发电功率、 蓄电池充 （发） 电量、 微电网与大电网间的联络线功率为决策变量。 0078 4) 微电网群调度中心。
22、 （上层） 首先求出决策变量的初始解， 输入微电网调度中心 （下层） ； 0079 5) 各微电网调度中心 （下层） 以初始解为起始参考值， 进行优化求解， 修正初始解， 得到修正决策解， 返回上层 ( 微电网群调度中心 ) ； 0080 6) 上层以修正后的决策解为起始参考值， 进行优化求解， 得到再次修正的决策解， 输入下层 ； 0081 7) 上下两层如此反复迭代， 直到符合各层迭代终止条件 ;， 若不满足则返回 6) 继 续迭代， 否则结束迭代计算， 获得最终决策值。 0082 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解 ： 在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。 说 明 书 CN 103761586 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103761586 A 8 。