一種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，當風機、光伏的輸出功率大于系統(tǒng)電力負荷時，向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網(wǎng)，增加系統(tǒng)收益；在峰荷期持續(xù)增加蓄電池出力向主網(wǎng)售電，增加系統(tǒng)收益，同時起到削峰的作用；另外，當燃料電池的發(fā)電成本高于購電成本時，從主網(wǎng)購電，達到填谷和提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的目的。保證了電網(wǎng)中系統(tǒng)能量的平衡，提高經(jīng)濟效益，節(jié)能減排，解決了目前用電經(jīng)濟性差、系統(tǒng)運行的實時能量不能很好地平衡的問題。
【專利說明】—種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微電網(wǎng)【技術領域】，具體涉及一種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法。
【背景技術】
[0002]能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質基礎和戰(zhàn)略資源，氣候變化和能源問題對世界各國提出了低碳發(fā)展的迫切要求。一方面，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人口的增加及城市化進程的加快，對能源的需求量在迅猛增加，化石能源的大量使用造成了環(huán)境污染和溫室氣體的排放，環(huán)境問題日趨突出。另一方面，由于化石能源本身是不可再生能源，不斷地消耗也造成資源的枯竭。提高能源利用率，發(fā)展清潔能源，優(yōu)化調(diào)整能源消費結構，降低對化石能源的依賴度，提高能源利用效率，發(fā)展低碳節(jié)能經(jīng)濟，已成為世界各國解決能源安全和環(huán)保問題、應對全球氣候變化的共同選擇。
[0003]國家電網(wǎng)公司通過建設中國特色的堅強智能電網(wǎng)，大力發(fā)展低碳經(jīng)濟和低碳能源。在智能社區(qū)領域，依托堅強智能配電和用電系統(tǒng)，支持和引導可再生能源和儲能系統(tǒng)的發(fā)展，推動友好互動的用戶服務，推廣低耗節(jié)能設備、電動汽車和智能家電等智能設備大規(guī)模應用，引導終端用戶優(yōu)化用能結構，提高清潔的電能在終端能源消費中的比重，減少化石燃料使用的負面影響，降低能耗并減少排放。
[0004]目前，我國在節(jié)能減排、提高電能的經(jīng)濟效益方面做得還不夠好，而且由于用電量大，電能也不能達到很好的平衡。實時優(yōu)化控制主要根據(jù)實時負荷預測、風電、光伏發(fā)電預測(超短期預測)結果與其日前預測結果之間的差值，以及系統(tǒng)負荷的突然變化和供能單元運行檢修狀況的變化，對日前發(fā)電和用電計劃安排做出實時調(diào)整，保證系統(tǒng)運行的實時能
量平衡。
[0005]實時優(yōu)化控制尋求小區(qū)/建筑最佳的實時優(yōu)化控制策略，以實時負荷預測及實時風電、光伏發(fā)電預測為基礎，形成小區(qū)/建筑用電、新能源發(fā)電、儲能間的協(xié)調(diào)控制策略，保證系統(tǒng)運行的實時能量平衡及重要負荷連續(xù)供電，在保證系統(tǒng)實時運行的穩(wěn)定性和安全性的前提下，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，以樓宇的用能成本最低為目標，用以保證電網(wǎng)中系統(tǒng)能量的平衡，提高經(jīng)濟效益，節(jié)能減排，解決目前用電經(jīng)濟性差、系統(tǒng)運行的實時能量不能很好地平衡的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:一種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，包括如下步驟:
[0008](I)優(yōu)先使用風機、光伏發(fā)電單元的出力,最大化的利用風能和太陽能；
[0009](2)當風機、光伏的輸出功率大于系統(tǒng)電力負荷時，首先向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網(wǎng)，增加系統(tǒng)收益；
[0010](3)當風機、光伏的出力不能滿足系統(tǒng)電力負荷時，檢測蓄電池的荷電狀態(tài)，在負荷比較高的時候，如果蓄電池滿足放電條件，則增加蓄電池放電出力；
[0011](4)如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)能夠滿足系統(tǒng)的能量平衡，則在峰荷期持續(xù)增加蓄電池出力向主網(wǎng)售電，并繼續(xù)檢測蓄電池負荷狀態(tài)；如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則比較燃料電池的發(fā)電成本與購電成本；
[0012](5)若燃料電池的發(fā)電成本高于購電成本，則從主網(wǎng)購電，如果從主網(wǎng)購電后仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則增加燃料電池的出力；若燃料電池的發(fā)電成本低于購電成本，則增加燃料電池出力，如果增加燃料電池的出力后，在燃料電池的出力范圍內(nèi)仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則從主網(wǎng)購電；
[0013](6)如果所有的微源配合，在其出力范圍內(nèi)都不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則按照負荷的重要程度依次切除，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0014]進一步地，采用基于CPLEX的傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法來實現(xiàn)能源的實時優(yōu)化控制。
[0015]進一步地，基于CPLEX的傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法的步驟如下:
[0016](I)以樓宇的用能成本最低為目標，建立包含新能源發(fā)電、用能負荷和市電的目標函數(shù)，并建立系統(tǒng)運行的混合整數(shù)數(shù)學規(guī)劃模型；
[0017](2)將系統(tǒng)運行的約束條件線性化，結合系統(tǒng)運行的等式約束，建立約束條件矩陣；
[0018](3)編寫基于CPLEX的實時優(yōu)化控制算法程序；
[0019](4)以超短期負荷預測數(shù)據(jù)及風電、光伏發(fā)電預測數(shù)據(jù)為依據(jù)，由實時優(yōu)化控制算法程序，給出新能源、儲能、可控負荷的實時運行計劃和協(xié)調(diào)控制策略，并將調(diào)整策略指令下發(fā)給終端控制設備。
[0020]進一步地，步驟(3)中對蓄電池的荷電狀態(tài)進行檢測時，蓄電池的剩余電量不能低于其最大容量的30%。
[0021]進一步地，步驟(3)中蓄電池滿足放電條件，是指蓄電池的荷電狀態(tài)、充放電次數(shù)和間隔等因素滿足蓄電池的放電條件。
[0022]本發(fā)明達到的有益效果:本發(fā)明的實時優(yōu)化控制方法是根據(jù)系統(tǒng)負荷的突然變化和供能單元運行檢修狀況的變化，對日前發(fā)電和用電計劃安排做出實時調(diào)整，保證系統(tǒng)運行的實時能量平衡及重要負荷連續(xù)供電，在保證系統(tǒng)實時運行的穩(wěn)定性和安全性的前提下，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。
[0023]本發(fā)明當風機、光伏的輸出功率大于系統(tǒng)電力負荷時，向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網(wǎng)，增加系統(tǒng)收益；而且在峰荷期持續(xù)增加蓄電池出力向主網(wǎng)售電，增加系統(tǒng)收益，同時起到削峰的作用；另外，當燃料電池的發(fā)電成本高于購電成本時，從主網(wǎng)購電，達到填谷和提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的目的。
[0024]本發(fā)明采用基于CPLEX的傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法來實現(xiàn)上述實時優(yōu)化控制，在滿足系統(tǒng)對優(yōu)化結果準確性要求的同時，可保證系統(tǒng)的運行速度。
[0025]本發(fā)明采用最大功率跟蹤技術(MPPT)，能最大化的利用風能和太陽能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實時優(yōu)化控制方法流程圖；
[0027]圖2是本發(fā)明基于CPLEX的數(shù)學規(guī)劃算法的實現(xiàn)流程?！揪唧w實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0029]本發(fā)明的微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，包括如下步驟:
[0030](I)優(yōu)先使用風機、光伏發(fā)電單元的出力,最大化的利用風能和太陽能；
[0031](2)當風機、光伏的輸出功率大于系統(tǒng)電力負荷時，首先向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網(wǎng)，增加系統(tǒng)收益；
[0032](3)當風機、光伏的出力不能滿足系統(tǒng)電力負荷時，檢測蓄電池的荷電狀態(tài)，在負荷比較高的時候，如果蓄電池滿足放電條件，則增加蓄電池放電出力；
[0033](4)如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)能夠滿足系統(tǒng)的能量平衡，則在峰荷期持續(xù)增加蓄電池出力向主網(wǎng)售電，并繼續(xù)檢測蓄電池負荷狀態(tài)；如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則比較燃料電池的發(fā)電成本與購電成本；
[0034](5)若燃料電池的發(fā)電成本高于購電成本，則從主網(wǎng)購電，如果從主網(wǎng)購電后仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則增加燃料電池的出力；若燃料電池的發(fā)電成本低于購電成本，則增加燃料電池出力，如果增加燃料電池的出力后，在燃料電池的出力范圍內(nèi)仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則從主網(wǎng)購電；
[0035](6)如果所有的微源配合，在其出力范圍內(nèi)都不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則按照負荷的重要程度依次切除，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0036]如圖1，本實施例的實時優(yōu)化控制方法包括以下步驟:
[0037]I)優(yōu)先使用風機、光伏發(fā)電單元的出力,采用最大功率跟蹤技術,最大化的利用風能和太陽能；
[0038]2)當風機、光伏的輸出功率大于系統(tǒng)電力負荷時，首先向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網(wǎng)，增加系統(tǒng)收益；
[0039]3)當風機、光伏的出力不能滿足系統(tǒng)電力負荷時，檢測蓄電池的荷電狀態(tài)，蓄電池的剩余電量不能低于其最大容量的30% ;在負荷比較高的時候，如果蓄電池的荷電狀態(tài)、充放電次數(shù)和間隔等因素滿足蓄電池放電的條件，則蓄電池增加放電出力；
[0040]4)如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)能夠滿足系統(tǒng)的能量平衡，在峰荷期可考慮持續(xù)增加蓄電池出力向主網(wǎng)售電，增加系統(tǒng)收益，同時起到削峰的作用；
[0041]5)若在蓄電池的出力范圍內(nèi)不能滿足系統(tǒng)電力負荷，此時比較燃料電池的發(fā)電成本與購電成本:若燃料電池的發(fā)電成本高于購電成本，從主網(wǎng)購電，達到填谷和提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的目的，若購電后仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則增加燃料電池的出力；若燃料電池的發(fā)電成本低于購電成本，則增加燃料電池出力，如在燃料電池的出力范圍內(nèi)仍不能滿足電力平衡，則從主網(wǎng)買電；
[0042]6)若所有的微源配合在其出力范圍內(nèi)都不能滿足電力平衡，則按照負荷的重要程度依次切除，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0043]如圖2，本實施例采用基于CPLEX的傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法來實現(xiàn)上述實時優(yōu)化控制，在滿足系統(tǒng)對優(yōu)化結果準確性要求的同時，可保證系統(tǒng)的運行速度。具體步驟如下:
[0044]I)以樓宇的用能成本最低為目標，建立包含新能源發(fā)電、用能負荷和市電的目標函數(shù)，并建立系統(tǒng)運行的混合整數(shù)數(shù)學規(guī)劃模型；[0045]2)將系統(tǒng)運行的約束條件線性化，結合系統(tǒng)運行的等式約束，建立約束條件矩陣；
[0046]3)編寫基于CPLEX的實時優(yōu)化控制算法程序；
[0047]4)以超短期負荷預測數(shù)據(jù)及風電、光伏發(fā)電預測數(shù)據(jù)為依據(jù)，由實時優(yōu)化控制程序，給出新能源、儲能、可控負荷的實時運行計劃和協(xié)調(diào)控制策略，并將調(diào)整策略指令下發(fā)給終端控制設備。
[0048]本發(fā)明的實時優(yōu)化控制方法是根據(jù)系統(tǒng)負荷的突然變化和供能單元運行檢修狀況的變化，對日前發(fā)電和用電計劃安排做出實時調(diào)整，保證系統(tǒng)運行的實時能量平衡及重要負荷連續(xù)供電，在保證系統(tǒng)實時運行的穩(wěn)定性和安全性的前提下，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。
【權利要求】
1.一種微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)優(yōu)先使用風機、光伏發(fā)電單元的出力，最大化的利用風能和太陽能； (2)當風機、光伏的輸出功率大于系統(tǒng)電力負荷時，首先向儲能單元和電動汽車充電，多余的電能出售給主網(wǎng)，增加系統(tǒng)收益； (3)當風機、光伏的出力不能滿足系統(tǒng)電力負荷時，檢測蓄電池的荷電狀態(tài)，在負荷比較高的時候，如果蓄電池滿足放電條件，則增加蓄電池放電出力； (4)如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)能夠滿足系統(tǒng)的能量平衡，則在峰荷期持續(xù)增加蓄電池出力向主網(wǎng)售電，并繼續(xù)檢測蓄電池負荷狀態(tài)；如果在蓄電池的出力范圍內(nèi)不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則比較燃料電池的發(fā)電成本與購電成本； (5)若燃料電池的發(fā)電成本高于購電成本，則從主網(wǎng)購電，如果從主網(wǎng)購電后仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則增加燃料電池的出力；若燃料電池的發(fā)電成本低于購電成本，則增加燃料電池出力，如果增加燃料電池的出力后，在燃料電池的出力范圍內(nèi)仍不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則從主網(wǎng)購電； (6)如果所有的微源配合，在其出力范圍內(nèi)都不能滿足系統(tǒng)的能量平衡，則按照負荷的重要程度依次切除，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權利要求1所述的微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，其特征在于該方法采用基于CPLEX的傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法來實現(xiàn)能源的實時優(yōu)化控制。
3.根據(jù)權利要求2所述的微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，其特征在于基于CPLEX的傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法的步驟如下: (1)以樓宇的用能成本最低為目標，建立包含新能源發(fā)電、用能負荷和市電的目標函數(shù)，并建立系統(tǒng)運行的混合整數(shù)數(shù)學規(guī)劃模型； (2)將系統(tǒng)運行的約束條件線性化，結合系統(tǒng)運行的等式約束，建立約束條件矩陣； (3)編寫基于CPLEX的實時優(yōu)化控制算法程序； (4)以超短期負荷預測數(shù)據(jù)及風電、光伏發(fā)電預測數(shù)據(jù)為依據(jù)，由實時優(yōu)化控制算法程序，給出新能源、儲能、可控負荷的實時運行計劃和協(xié)調(diào)控制策略，并將調(diào)整策略指令下發(fā)給終端控制設備。
4.根據(jù)權利要求1所述的微電網(wǎng)能源實時優(yōu)化控制方法，其特征在于步驟(3)對蓄電池荷電狀態(tài)進行檢測時，蓄電池的剩余電量不能低于其最大容量的30%。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中蓄電池滿足放電條件，是指蓄電池的荷電狀態(tài)、充放電次數(shù)和間隔等因素滿足蓄電池的放電條件。
【文檔編號】G06Q50/06GK103593717SQ201310596126
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】時珊珊, 張宇, 柳勁松, 劉雋, 包海龍, 劉舒, 方陳 申請人:國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司