本發(fā)明的領(lǐng)域是電力產(chǎn)生和分配的微電網(wǎng)的領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化由一個(gè)或多個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的電功率的消耗的方法。

背景技術(shù)：

微網(wǎng)絡(luò)或微電網(wǎng)通常是旨在在遠(yuǎn)離大型電能產(chǎn)生中心的隔離區(qū)域中產(chǎn)生和分配電能的本地電力網(wǎng)絡(luò)。隔離區(qū)域例如是島嶼、山區(qū)或沙漠區(qū)。當(dāng)連接到廣泛分布網(wǎng)絡(luò)的建筑物、地區(qū)、校園或其他實(shí)體想要有差別地管理其能量產(chǎn)生以及增加其穩(wěn)定性時(shí)，微電網(wǎng)原理也適用。

微電網(wǎng)的主要吸引力是，它們可以自主地運(yùn)行(在孤島模式下，沒有與公共網(wǎng)絡(luò)的連接)，并且它們位于消耗區(qū)域(負(fù)載)附近。因此，長(zhǎng)距離的分配網(wǎng)絡(luò)中的固有損耗是有限的。

微電網(wǎng)的能量自給通常由不同類型的電力源來確保的，在不同類型的電力源中發(fā)電機(jī)組占據(jù)了重要的位置(這被稱為同步能量源)。實(shí)際上，從經(jīng)濟(jì)角度來看，發(fā)電機(jī)組代表著小的初始投資，并且確保電力產(chǎn)生足夠靈活以便吸收在峰值負(fù)載時(shí)間的消耗峰值。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)組的運(yùn)行需要大量的燃料(例如柴油)，這相應(yīng)地增加了能量賬單，也增加了大氣污染。

為了減輕這些經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問題，微電網(wǎng)是混合系統(tǒng)，并且還包括可再生電力源，例如光伏電力源。由可再生電力源生成的dc電流和dc電壓通常由逆變器轉(zhuǎn)換成在網(wǎng)絡(luò)的頻率f的ac電流和電壓。逆變器通常根據(jù)賦予(confer)在頻率/有功功率p和有效電壓(rms電壓)/無功功率q上的“下垂”控制的控制律來伺服控制。下垂控制使得逆變器與同步發(fā)電機(jī)(例如發(fā)電機(jī)組)可以在電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)上并聯(lián)連接。然而，來自可再生電力源的電功率的產(chǎn)生的波動(dòng)和/或間歇性，造成經(jīng)由逆變器由可再生電力源輸送的ac頻率、電壓和電流的不穩(wěn)定性。由可再生電力源輸送的電壓和電流的頻率的不穩(wěn)定性對(duì)發(fā)電廠和分配網(wǎng)絡(luò)有直接的影響。發(fā)電廠被理解為表示連接到分配網(wǎng)絡(luò)并且能夠產(chǎn)生電功率的所有可再生電力源、以及所有的不可再生電力源。為了限制由這種不穩(wěn)定性引起的后果和不便，可再生電力源通常不超過所述網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱功率的30％(即，可再生電力源的滲透率限于標(biāo)稱值的30％)。然后，產(chǎn)生可再生電功率的波動(dòng)被永久運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組抵消(offset)。

為了增加可再生電力源的滲透率，已經(jīng)開發(fā)了虛擬發(fā)電機(jī)或同步虛擬發(fā)電機(jī)的概念，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠參考文獻(xiàn)[1]，其詳細(xì)描述了虛擬發(fā)電機(jī)的基本原理。虛擬發(fā)電機(jī)通常包括可再生電力源(例如光伏或風(fēng)力渦輪機(jī)面板)、以及逆變器。虛擬發(fā)電機(jī)的設(shè)置(installation)允許達(dá)到可再生電力源的100％的滲透率。

雖然在滲透率和降低燃料消耗方面提供了相當(dāng)大的進(jìn)步，但是該解決方案沒有解決由可再生電力源產(chǎn)生的功率和/或電能的消耗的優(yōu)化。

實(shí)際上，上述解決方案不允許發(fā)電機(jī)組在可再生能量產(chǎn)生停止時(shí)(例如在夜間，當(dāng)光伏電力源不再產(chǎn)生電功率時(shí))降低燃料消耗。

此外，為了確保網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流頻率的平衡，可能需要通過調(diào)峰(peak-shaving)來限制可再生電功率的產(chǎn)生。當(dāng)設(shè)置的可再生電功率產(chǎn)生的潛力(potential)達(dá)到電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱功率的100％時(shí)，這種調(diào)峰是更加可取的?？稍偕姽β实漠a(chǎn)生的調(diào)峰通常由與所述源相關(guān)聯(lián)的逆變器來進(jìn)行以及到達(dá)其能力的程度。

于是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于優(yōu)化由可再生電力源產(chǎn)生的功率和/或電能的消耗的方法，以便減少由也連接到電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)組的燃料消耗。

本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于最大化由可再生電力源對(duì)可再生電功率的產(chǎn)生。

本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于優(yōu)化待設(shè)置的可再生電功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的至少部分地是通過一種用于優(yōu)化負(fù)載對(duì)由連接到電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)可再生電力源和至少一個(gè)非間歇電力源產(chǎn)生的功率的消耗的方法實(shí)現(xiàn)的，所述方法包括：

a.預(yù)報(bào)(forecast)在接下來的時(shí)間段內(nèi)由至少一個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的可再生電功率的時(shí)間分布(profile)的步驟；

b.在連接到網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載中確定對(duì)所述負(fù)載的使用的約束的步驟；

c.確定所述負(fù)載的運(yùn)行計(jì)劃的步驟，所述運(yùn)行計(jì)劃用于在遵守對(duì)使用的所述約束的同時(shí)最大化在接下來的時(shí)間段內(nèi)由至少一個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的可再生電功率的消耗，此確定包括評(píng)估在啟動(dòng)所述負(fù)載中的一個(gè)或者其它時(shí)的時(shí)移的影響下的可再生電功率的消耗。

因此，對(duì)連接到發(fā)電廠和分配網(wǎng)絡(luò)的所述負(fù)載的使用的約束的考慮，使得可以適應(yīng)于電功率消耗模式，并且使得一旦可再生電力源產(chǎn)生電功率就可以促成(favour)電功率的消耗?？稍偕姽β实南氖菍?shí)時(shí)發(fā)生的，并且不需要任何的存儲(chǔ)用于推遲(defer)這種消耗的功率和/或能量的模式。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在可以至少部分地時(shí)移通常排他地消耗由非間歇電力源輸送的電功率的負(fù)載的電功率消耗階段。

此外，本發(fā)明使得一旦可再生電力源產(chǎn)生電功率就可以考慮負(fù)載“預(yù)消耗”電功率，以提高所述負(fù)載的能量狀態(tài)。提高所述負(fù)載的能量狀態(tài)因此允許一旦可再生電力源停止其電功率的產(chǎn)生就更少地消耗電功率。

因此，本發(fā)明使得可以減少由非間歇電力源產(chǎn)生的功率的消耗。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，確定負(fù)載運(yùn)行計(jì)劃的步驟c.還適于最小化負(fù)載對(duì)由至少一個(gè)非間歇電力源產(chǎn)生的電功率的消耗。

因此，還可以設(shè)想減小由非間歇電力源產(chǎn)生電功率的能力。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，確定負(fù)載運(yùn)行計(jì)劃的步驟c.是通過對(duì)由至少一個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的可再生電功率、由負(fù)載根據(jù)對(duì)負(fù)載的使用的約束對(duì)電功率的消耗進(jìn)行建模的數(shù)學(xué)算法來執(zhí)行的，數(shù)學(xué)算法有利地是分支和定界和切割平面算法。

數(shù)學(xué)問題可以有利地根據(jù)混合整數(shù)線性規(guī)劃的技術(shù)來公式化。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)可再生電力源提供確定規(guī)格的(dimensioned)電功率產(chǎn)生能力，使得在連接到網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載中最大的負(fù)載消耗由所述可再生電力源產(chǎn)生的電功率。

有利地，由至少一個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的電功率被實(shí)時(shí)消耗。換句話說，不需要存儲(chǔ)功率和/或能量的系統(tǒng)來推遲所述消耗。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可再生電力源包括選自以下的源中的至少一個(gè)：光伏電力源和風(fēng)力渦輪機(jī)電力源。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可再生電力源包括可再生電力產(chǎn)生系統(tǒng)、和旨在將由所述產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)換成ac電壓和電流的逆變器，所述逆變器和所述產(chǎn)生系統(tǒng)由控制律控制以使得可再生電力源形成虛擬發(fā)電機(jī)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)有標(biāo)稱功率，并且至少一個(gè)可再生電力源具有大于所述標(biāo)稱功率的電功率產(chǎn)生能力。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)是微電網(wǎng)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，發(fā)電機(jī)組還連接到電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)，并且與可再生電力源并聯(lián)。

附圖說明

在以下參考附圖作為非限制性實(shí)施例給出的、對(duì)用于優(yōu)化負(fù)載對(duì)由至少一個(gè)可再生電力源和至少一個(gè)非間歇能量源產(chǎn)生的功率的消耗的方法的實(shí)施方式的描述中，其它特征和優(yōu)點(diǎn)將出現(xiàn)，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法中的步驟的簡(jiǎn)化圖；

圖2是表示微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率pnom、由可再生電力源產(chǎn)生和輸送到微電網(wǎng)的電功率(曲線a)、和由連接到微電網(wǎng)的負(fù)載消耗的電功率(曲線b)的曲線圖，曲線表示為時(shí)間t(在水平軸上)的函數(shù)；

圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)的曲線圖，該曲線表示微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率pnom、由可再生電力源產(chǎn)生和輸送到微電網(wǎng)的電功率(曲線a)和由連接到微電網(wǎng)的負(fù)載消耗的電功率(曲線b)，曲線表示為時(shí)間t(在水平軸上)的函數(shù)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將在微電網(wǎng)的背景中描述本發(fā)明，但是本發(fā)明可以非常好地?cái)U(kuò)展到任何類型的電力產(chǎn)生和分配網(wǎng)絡(luò)。因此，除非另有說明，術(shù)語“微電網(wǎng)”可以指微電網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)二者。

在本發(fā)明中，將考慮能夠消耗由(可再生或不可再生)電力源產(chǎn)生的功率和/或電能的負(fù)載。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)負(fù)載在一定時(shí)間范圍內(nèi)消耗電功率時(shí)，所述負(fù)載消耗電能。然而，本發(fā)明的公開將限于電功率的產(chǎn)生和消耗，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)所述電功率的產(chǎn)生和/或消耗隨著時(shí)間發(fā)生時(shí)，其將涉及電能的產(chǎn)生和/或消耗。

因此，微電網(wǎng)將被認(rèn)為包括至少一個(gè)可再生電力源。

參考圖1，因此，將描述用于優(yōu)化對(duì)由至少一個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的電功率的消耗的方法。

因此，根據(jù)本發(fā)明的微電網(wǎng)包括：

-至少一個(gè)可再生電力源，向微電網(wǎng)輸送可再生電功率，

-至少一個(gè)負(fù)載或多個(gè)負(fù)載，旨在消耗輸送到微電網(wǎng)的電功率。

微電網(wǎng)還可以包括非間歇電力源，例如發(fā)電機(jī)組。非間歇電力源消耗燃料以產(chǎn)生電功率和輸送電功率到微電網(wǎng)。

負(fù)載是指連接到網(wǎng)絡(luò)并且消耗存在于所述網(wǎng)絡(luò)上的電功率(如前所述，電功率在一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)被消耗，并且，因此可以與消耗的能量相關(guān)聯(lián))的元件。

優(yōu)化方法包括步驟a.：預(yù)報(bào)在接下來的時(shí)間段內(nèi)可再生電力源進(jìn)行的電功率產(chǎn)生的時(shí)間分布。

接下來的時(shí)間段可以覆蓋例如一天或幾天的周期。

對(duì)功率產(chǎn)生時(shí)間分布的預(yù)報(bào)可以從一天到下一天發(fā)生，但也可以對(duì)應(yīng)于更長(zhǎng)期的預(yù)報(bào)，例如一周或一個(gè)月。

可再生電力源通常被描述為間歇電力源，因?yàn)樗鼈兎浅Ｒ蕾囉诶鐨夂驐l件的不可控因素。

因此，一個(gè)或多個(gè)可再生電力源可以包括一個(gè)或多個(gè)光伏電力源、和/或一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力源。光伏電力源僅在存在陽光的情況下產(chǎn)生電功率。此外，由光伏電力源產(chǎn)生的電功率的時(shí)間分布取決于氣候條件、以及所述光伏電力源相對(duì)于太陽的取向。實(shí)際上，完全朝南的光伏面板并不與朝東或朝西的光伏面板展現(xiàn)出相同的產(chǎn)生的電功率的時(shí)間分布。此外，光伏面板可以展現(xiàn)相對(duì)于太陽的可變?nèi)∠?即，它們“跟隨太陽”)，以便最大化它們產(chǎn)生的電功率。

作為示例，圖2示出了在一天的過程(沿著橫軸的時(shí)間t)中的光伏電力源(曲線a)的電功率產(chǎn)生分布(沿著縱軸的p)。在圖2所示的情況下，光伏電力源完全朝南，使得分布展現(xiàn)出鐘形，并且在中午(曲線a上的點(diǎn)x)觀察到最大的電功率產(chǎn)生。水平pnom是微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率，也就是說，是連接到微電網(wǎng)的負(fù)載所消耗的平均電功率。

對(duì)于光伏電力源的其它取向，可以觀察到更加“扁平”的分布(未示出)。

風(fēng)力渦輪機(jī)電力源也取決于氣候條件。實(shí)際上，風(fēng)力渦輪機(jī)僅對(duì)于在預(yù)定速度范圍內(nèi)吹的風(fēng)而產(chǎn)生電功率。

因此，可再生電功率產(chǎn)生的時(shí)間分布將取決于可再生電力源的類型。

確定或預(yù)測(cè)可再生電功率產(chǎn)生的時(shí)間分布可以基于預(yù)測(cè)模型。事實(shí)上，關(guān)于影響由給定類型的可再生電力源進(jìn)行的可再生電功率的產(chǎn)生的因素的知識(shí)，可以用于預(yù)測(cè)由所述可再生電力源進(jìn)行的電功率產(chǎn)生的分布。

因此，關(guān)于天氣條件和光伏電力源的規(guī)范的知識(shí)可以用于預(yù)測(cè)由光伏電力源進(jìn)行的電功率產(chǎn)生的時(shí)間分布。

確定或預(yù)測(cè)可再生電功率產(chǎn)生的時(shí)間分布還可以基于可再生電功率的產(chǎn)生歷史。實(shí)際上，可再生電功率的產(chǎn)生的日常監(jiān)測(cè)可以用于預(yù)計(jì)未來將產(chǎn)生的可再生電功率。當(dāng)影響可再生電功率的產(chǎn)生的不可控因素隨時(shí)間可再現(xiàn)(reproducible)時(shí)，這種類型的確定將是特別有利的。因此，在具有穩(wěn)定和可再現(xiàn)的陽光的區(qū)域中，可以預(yù)測(cè)由光伏電力源在時(shí)間尺度(例如一年的量級(jí))上產(chǎn)生的可再生電功率?？梢酝ㄟ^將天氣預(yù)報(bào)考慮在內(nèi)來改進(jìn)這個(gè)模型。

根據(jù)本發(fā)明的方法還包括步驟b.：在連接到所述網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載中，確定對(duì)所述負(fù)載的使用的約束。負(fù)載由圖1中的框b.中的括號(hào)(1)、(2)、......、(n)之間的整數(shù)表示。

負(fù)載也可以存在對(duì)啟動(dòng)的約束，該約束可以在步驟b.的執(zhí)行中被考慮。

對(duì)負(fù)載的啟動(dòng)的約束被理解為指所述負(fù)載的啟動(dòng)模態(tài)以允許負(fù)載根據(jù)預(yù)定的規(guī)范使用。換句話說，對(duì)給定負(fù)載的啟動(dòng)的約束對(duì)應(yīng)于所述負(fù)載達(dá)到給定能量狀態(tài)所需的時(shí)間和功率。啟動(dòng)所述負(fù)載包括電功率的消耗。對(duì)稱地抑制負(fù)載必須遵守某些約束。

對(duì)使用的約束被理解為指由給定負(fù)載提供的服務(wù)。換句話說，對(duì)使用的約束對(duì)應(yīng)于負(fù)載必須處于其中以便可根據(jù)其運(yùn)行規(guī)范來使用的狀態(tài)的范圍或一個(gè)狀態(tài)(有利地是，能量狀態(tài)范圍或一個(gè)能量狀態(tài))。運(yùn)行規(guī)范被定義為將由所述負(fù)載的物理參數(shù)實(shí)現(xiàn)的設(shè)定點(diǎn)。換句話說，運(yùn)行規(guī)范是負(fù)載為了可以被使用而要滿足的要求的集合。所述負(fù)載狀態(tài)通過電功率消耗來實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)范圍可以是能量狀態(tài)的范圍，但也可以與庫存(stock)相關(guān)聯(lián)。例如，對(duì)使用的約束可以是熱水器的水必須達(dá)到以便可以使用的溫度范圍。在對(duì)封閉環(huán)境進(jìn)行加熱或制冷(airconditioning)的情況下，對(duì)使用的約束可以是所述環(huán)境的溫度必須處于的溫度范圍。在有庫存的工廠的情況中，對(duì)使用的約束將是工廠在不同時(shí)間間隔必須具有的最小庫存、以及工廠具有的并且在任何情況下都不會(huì)超過的最大庫存(庫存可以對(duì)應(yīng)到在工廠制造的產(chǎn)品的數(shù)量)。在水塔的情況中，對(duì)使用的約束對(duì)應(yīng)于水塔在不同時(shí)間間隔必須具有的最小水量、和由所述水塔物理性地約束的最大水量。

如前所述，連接到微電網(wǎng)的負(fù)載在給定時(shí)間段內(nèi)消耗由可再生電力源或多個(gè)可再生電力源、以及非間歇電力源(例如發(fā)電機(jī)組)產(chǎn)生的電功率。

連接到微網(wǎng)的負(fù)載受制于對(duì)啟動(dòng)和使用的約束。

例如，可以舉出必須能夠在給定溫度范圍內(nèi)、和在給定的小時(shí)范圍內(nèi)輸送熱水的熱水器的情況。通常，熱水器被編程為在夜間加熱水，使得在早晨水的溫度在給定的溫度范圍內(nèi)，例如在60℃和80℃之間。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的這種運(yùn)行模式，熱水器消耗由非間歇電力源(發(fā)電機(jī)組)產(chǎn)生的電功率。

在本發(fā)明的背景下，因而提出在可再生電力源產(chǎn)生可再生電功率的時(shí)刻檢查啟動(dòng)負(fù)載(在該示例中是熱水器)時(shí)的時(shí)移的影響。

啟動(dòng)給定負(fù)載時(shí)的時(shí)移可以包括以如下這樣的方式的電功率的預(yù)消耗：在可再生電力源產(chǎn)生可再生電功率的階段期間使所述負(fù)載進(jìn)入狀態(tài)范圍或一個(gè)給定狀態(tài)(例如能量狀態(tài)范圍或一個(gè)能量狀態(tài))。當(dāng)可再生電力源不再產(chǎn)生電功率時(shí)，這種預(yù)消耗允許減少由所述負(fù)載對(duì)電功率的消耗。因此，在熱水器的示例中，一旦可再生電功率的產(chǎn)生可察覺(appreciable)就啟動(dòng)，將允許較少地消耗由發(fā)電機(jī)組為了保持熱水器中熱水的溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)而輸送的非間歇功率。

可以對(duì)連接到微電網(wǎng)的每個(gè)負(fù)載執(zhí)行此分析。

下面的表1提供了負(fù)載和對(duì)啟動(dòng)和使用的關(guān)聯(lián)約束的其他示例。

表1：

根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟b.因此包括確定對(duì)連接到微電網(wǎng)的負(fù)載的使用的約束。盡管在熱水器的背景中更詳細(xì)，但該分析不僅限于熱水器，而且因此適用于任何類型的負(fù)載。該分析可用于報(bào)告被考慮的負(fù)載的運(yùn)行和使用的靈活性。

運(yùn)行和使用的靈活性是指對(duì)負(fù)載的啟動(dòng)進(jìn)行時(shí)移而不影響實(shí)現(xiàn)其對(duì)使用的約束的可能性。啟動(dòng)負(fù)載時(shí)的時(shí)移對(duì)應(yīng)于所述負(fù)載的電功率消耗的全部或部分偏移(shift)。

運(yùn)行和使用的靈活性還指連續(xù)負(fù)載對(duì)電功率的消耗的向下或向上變化。連續(xù)負(fù)載被理解為表示在正常使用條件下并且根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知運(yùn)行而永久地消耗電功率的負(fù)載。

根據(jù)本發(fā)明的方法還包括步驟c.：確定用于在遵守對(duì)使用的所述約束時(shí)最大化在接下來的時(shí)間段內(nèi)由所述至少一個(gè)可再生電力源產(chǎn)生的電功率的消耗的負(fù)載運(yùn)行計(jì)劃，這種確定包括在啟動(dòng)所述負(fù)載中的一個(gè)或其它時(shí)的時(shí)移的影響下、或者對(duì)提供給負(fù)載的電功率的調(diào)制的影響下，對(duì)消耗的評(píng)估。

負(fù)載運(yùn)行計(jì)劃是指由所述負(fù)載在時(shí)間范圍期間(例如30分鐘、10分鐘等的間隔)消耗的電功率。因此，為連接到微電網(wǎng)的每個(gè)負(fù)載定義運(yùn)行計(jì)劃，并且，運(yùn)行計(jì)劃對(duì)于每個(gè)負(fù)載包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行時(shí)間范圍以及由所述負(fù)載消耗的電功率。因此，運(yùn)行計(jì)劃為連接到網(wǎng)絡(luò)的所有負(fù)載建立所述負(fù)載的每個(gè)的啟動(dòng)模態(tài)，啟動(dòng)模態(tài)包括運(yùn)行時(shí)間范圍和在所述時(shí)間范圍期間消耗的電功率。

此步驟c.的執(zhí)行包括從連接到網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載中選擇對(duì)啟動(dòng)和使用的約束允許啟動(dòng)時(shí)的時(shí)移的負(fù)載。調(diào)整時(shí)移以使得一旦可再生電力源在微電網(wǎng)上產(chǎn)生和輸送電功率，負(fù)載就消耗電功率。

一旦可再生電力源在微電網(wǎng)上產(chǎn)生和輸送電功率，被選擇啟動(dòng)的負(fù)載就也可以在可再生電力源在微電網(wǎng)上既不產(chǎn)生也不輸送電功率時(shí)消耗電功率。在這種情況下，電功率由非間歇能量源輸送。關(guān)于所選擇的負(fù)載里的一部分上的電功率消耗的這種時(shí)間分布(distribution)，可以用于增加可再生電功率的消耗，并且減少由非間歇電力源輸送的電功率的消耗。因此，可以減少微電網(wǎng)的正常運(yùn)行所需的燃料量。

以特別有利的方式，步驟c.可以借助于數(shù)學(xué)算法來執(zhí)行。來自可再生電力源的可再生能量產(chǎn)生的時(shí)間分布、以及對(duì)連接到微電網(wǎng)的負(fù)載的啟動(dòng)和使用的約束，構(gòu)成了所述數(shù)學(xué)模型的輸入數(shù)據(jù)。

數(shù)學(xué)模型因此適于根據(jù)輸入數(shù)據(jù)對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行建模。

數(shù)學(xué)模型包括目標(biāo)函數(shù)、約束、決策變量和參數(shù)。

數(shù)學(xué)模型包括在約束下的目標(biāo)函數(shù)的最小化。

根據(jù)本發(fā)明，目標(biāo)函數(shù)可以表示微電網(wǎng)的運(yùn)行“成本”。微電網(wǎng)的運(yùn)行“成本”例如與非間歇電力源的燃料消耗相關(guān)聯(lián)，但也可以(并且以非限制性的方式)考慮：

-用戶對(duì)各個(gè)負(fù)載的滿意度；

-最大化負(fù)載消耗的可再生電功率的消耗；

-最大化可再生電功率的產(chǎn)生。

約束包括運(yùn)行約束，并且可選地包括對(duì)啟動(dòng)負(fù)載的約束。在所述負(fù)載中，啟動(dòng)不能被偏移的負(fù)載也被識(shí)別出來。這些啟動(dòng)不能被偏移的負(fù)載被描述為非靈活負(fù)載，而其他負(fù)載是靈活負(fù)載。非靈活負(fù)載的功率消耗需求被描述為不可避免的需求。

為了確保微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，可以考慮能量?jī)?chǔ)備相對(duì)于非間歇性產(chǎn)生部件的約束。非線性約束(例如冷藏室中的溫度變化)可以被線性化。

數(shù)學(xué)模型和約束基于多個(gè)輸入?yún)?shù)：

-可再生電力源和非間歇電力源的電功率產(chǎn)生分布(假定這些分布是已知的)，

-各個(gè)負(fù)載和產(chǎn)生部件的運(yùn)行成本，

-各個(gè)負(fù)載和產(chǎn)生部件的運(yùn)行參數(shù)。

最小化問題的目的是找到?jīng)Q策變量集合的最佳值。這些決策變量對(duì)于每個(gè)負(fù)載是特定的，然后可以根據(jù)負(fù)載(時(shí)間、功率)具有不同的性質(zhì)。

例如，靈活負(fù)載的時(shí)間范圍(運(yùn)行的小時(shí))和運(yùn)行功率(反映對(duì)所述負(fù)載的啟動(dòng)和使用的約束)、以及各種非間歇性的電功率產(chǎn)生部件是該問題的決策變量。這些變量可以是整數(shù)或?qū)崝?shù)。

因此，以目標(biāo)函數(shù)及其約束公式化的問題類似于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的并且在文獻(xiàn)[2]中描述的“背包(knapsack)問題”。

這種問題的解決方案可以有利地通過結(jié)合文獻(xiàn)[2]中描述的“分支和定界”和“切割平面”技術(shù)的算法來實(shí)現(xiàn)。

通過數(shù)學(xué)算法對(duì)問題的解決方案允許更好地優(yōu)化由連接到微電網(wǎng)的負(fù)載消耗的電功率的消耗。

建模和/或求解數(shù)學(xué)算法的步驟可以有利地由計(jì)算器或計(jì)算機(jī)執(zhí)行。

優(yōu)化可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地執(zhí)行，然后，周期性地考慮可再生能源產(chǎn)生預(yù)報(bào)以及建立有適應(yīng)能力的產(chǎn)生/消耗計(jì)劃(或時(shí)間表)。

當(dāng)可再生電功率的產(chǎn)生具有可再現(xiàn)的性質(zhì)時(shí)，可優(yōu)選靜態(tài)優(yōu)化。例如，在全年強(qiáng)烈陽光照射的區(qū)域中連接到微電網(wǎng)的光伏電力源的情況可以適合于靜態(tài)優(yōu)化。

與可以明確設(shè)定靈活性的靜態(tài)最優(yōu)不同，對(duì)于優(yōu)化由所述可再生電力源產(chǎn)生的電功率的份額(share)更高效的動(dòng)態(tài)優(yōu)化涉及把用于監(jiān)測(cè)靈活性的通信設(shè)備放到合適的位置。

另一方面，微電網(wǎng)中風(fēng)力渦輪機(jī)電力源的存在可以在步驟c.中強(qiáng)制動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

因此，步驟c.的輸出數(shù)據(jù)包括：

-選擇可以在可再生電力源的可再生電功率產(chǎn)生階段期間被啟動(dòng)的負(fù)載(圖1中的數(shù)據(jù)x1、x2、......、xn)；

-所選負(fù)載可消耗的可再生電功率。

以特別有利的方式，優(yōu)化的步驟c.還可以允許對(duì)可再生電力源(也就是說，可再生電功率的產(chǎn)生能力)確定規(guī)格。

因此，根據(jù)本發(fā)明的方法也可以用于設(shè)置大于微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率的可再生電功率潛力。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法可以導(dǎo)致啟動(dòng)負(fù)載時(shí)的時(shí)移，使得所述負(fù)載消耗大于微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率的電功率。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法將導(dǎo)致設(shè)置大于微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率的可再生電功率產(chǎn)生能力。因此，啟動(dòng)負(fù)載時(shí)的時(shí)移允許可再生能量的滲透率大于100％。

在這種情況下，可再生電力源或者多個(gè)可再生電力源可以有利地被配置為虛擬發(fā)電機(jī)。

在這點(diǎn)上，虛擬發(fā)電機(jī)意味著表現(xiàn)得像發(fā)電機(jī)組的虛擬發(fā)電機(jī)。

為此，可再生電力源可以包括可再生電力產(chǎn)生系統(tǒng)、和逆變器。逆變器旨在將由所述產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)換成ac電壓和電流。逆變器和可再生電力產(chǎn)生系統(tǒng)可以由控制律控制以使得可再生電力源表現(xiàn)為虛擬發(fā)電機(jī)。

通過說明的方式，圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)的示意圖。橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示電功率p。水平線pnom表示微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率。曲線a表示由可再生電力源(例如光伏能量源)產(chǎn)生的可再生電功率，曲線b表示負(fù)載消耗的電功率。在該示例中，可再生電功率超過微電網(wǎng)的標(biāo)稱功率。負(fù)載(分別為灰色和黑色的負(fù)載(1)和(2))被“移位”。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知方法，出于對(duì)啟動(dòng)和使用的約束的原因，負(fù)載(1)和(2)消耗可再生電功率產(chǎn)生的時(shí)段之外的電功率(例如熱水器)。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法允許一旦可再生電力源在微電網(wǎng)上產(chǎn)生并且輸送功率，就考慮所述熱水器的預(yù)熱。

因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于優(yōu)化由可再生電力源產(chǎn)生的可再生電功率的消耗，并且最小化調(diào)峰。此外，可再生能量的滲透率也可超過網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱功率，因此，允許較少地依賴于非間歇電力源。因此，結(jié)果是燃料消耗的減少。

參考文獻(xiàn)

[1]hussamalatrash等人的“generatoremulationcontrolsforphotovoltaicinverters”,ieeetransactionsonsmartgrid,第3卷,第2號(hào),2012年6月。

[2]garfinkel、roberts.和georgel.nemhauser.integerprogramming，第4卷，紐約:懷利(wiley),1972年。