一種智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)及優(yōu)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能樓宇可調(diào)資源協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，通過對智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模型建模，實現(xiàn)智能樓宇內(nèi)可調(diào)資源協(xié)調(diào)優(yōu)化運行；所述的風力發(fā)電系統(tǒng)通過電動汽車、智能配電系統(tǒng)實現(xiàn)并網(wǎng)，通過電動汽車單獨為智能樓宇可控負荷供電；所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)通過智能配電系統(tǒng)并網(wǎng)，通過電動汽車為可控負荷供電；所述的智能樓宇可控負荷，通過智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模型，實現(xiàn)有序用電；所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、電動汽車、可控負荷等可調(diào)資源，通過智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模型，實現(xiàn)多目標優(yōu)化協(xié)調(diào)運行控制效果，既有效平滑了智能樓宇聯(lián)絡線功率波動，又減小了樓宇用戶整體用電成本。
【專利說明】
-種智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)及優(yōu)化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 屬于智能電網(wǎng)智能用電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電力電子、網(wǎng)絡通信、智能控制等技術(shù)的快速發(fā)展W及智能用電設 備、分布式電源接入技術(shù)等的出現(xiàn)，樓宇在設計建設初期即要求允許可再生能源、智能用電 設備等接入，并具備智能化功能，W滿足低碳化建設要求并達到節(jié)能減排目的。智能樓宇可 認為是由風力發(fā)電、光伏發(fā)電、電動汽車、可控負荷等可調(diào)資源W及優(yōu)化控制保護等環(huán)節(jié)組 成的微型電力系統(tǒng)，該微電力系統(tǒng)可孤島運行，亦可接入配電網(wǎng)并網(wǎng)運行。由于智能樓宇包 含多種不同類型可調(diào)電力資源，其組合的多樣性使得該微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化運行較為復雜。
[0003] 為了提高智能電網(wǎng)能源利用效率、降低用戶用電成本，本發(fā)明設計了一種智能樓 宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化協(xié)調(diào)運行控制模型，該優(yōu)化控制模型主要優(yōu)化目標為平抑電網(wǎng)負荷 波動和降低樓宇用戶用電成本。通過分析樓宇內(nèi)風力發(fā)電、光伏發(fā)電、移動儲能設備電動汽 車巧V)、空調(diào)及照明等可調(diào)資源負荷特性及優(yōu)化控制模型，構(gòu)建優(yōu)化運行控制模型，并制定 了一種優(yōu)化運行控制策略，實現(xiàn)智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行效果，即降低了樓宇配電網(wǎng)峰 谷差，又減小了樓宇用戶充電成本。該模型能夠為智能樓宇優(yōu)化用電提供參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可實現(xiàn)智能樓宇 內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、電動汽車、可控負荷等可調(diào)資源間的多目標協(xié)調(diào)優(yōu)化控 制。
[000引技術(shù)方案:為達到上述目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)，包括智能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行 控制模型及與所述模型關(guān)聯(lián)的樓宇內(nèi)可控負荷、移動儲能設備電動汽車、風力發(fā)電系統(tǒng)、光 伏發(fā)電系統(tǒng)、風電控制器、光伏控制器、并網(wǎng)逆變器、獨立逆變器、智能配電系統(tǒng)、配電網(wǎng)，其 中，所述的風力發(fā)電系統(tǒng)通過風電控制器、電動汽車、并網(wǎng)逆變器、智能配電系統(tǒng)實現(xiàn)并網(wǎng)， 通過風電控制器、電動汽車單獨為智能樓宇可控負荷供電；所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏 控制器、并網(wǎng)逆變器、智能配電系統(tǒng)并網(wǎng)，通過光伏控制器、獨立逆變器單獨為可控負荷供 電，通過光伏控制器、電動汽車為可控負荷供電。
[0007] 優(yōu)選的，所述能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制模型中，設有智能樓宇可調(diào)資 源單優(yōu)化目標函數(shù)，包括
[000引（1)電網(wǎng)負荷波動最小目標函數(shù)內(nèi)：
[0009]
[0010] 其中，T為全天劃分時段數(shù);PL,t為t時段日基礎(chǔ)不可調(diào)負荷，通過歷史負荷預測得 出;η為樓宇內(nèi)分布式電源數(shù)量;Pi,t為第i個分布式電源在第t個時段的輸出功率，包含風力 發(fā)電、光伏電池及電動汽車放電等功率;m為樓宇內(nèi)可控負荷數(shù)量;門,t為第j個可控負荷在 第t個時段的消耗的有功功率，包含空調(diào)、照明設施及電動汽車充電；
[0011] (2)用電成本最小目標函數(shù)F2:
[0012]
[0013]其中，C0為用戶售電電價，ti為第i個分布式電源在第t個時段的售電時長;Ct為全 天電網(wǎng)實時電價，為第j個可控負荷在第t個時段的用電時長;Cl,t為各分布式電源單位使 用時間折舊及維護成本，Cai為第i個分布式電源單位容量安裝成本;Pei為第i個分布式電額 定功率，單位為kWh; r為折現(xiàn)率;Li為第i個分布式電源使用壽命；
[0014] 所述能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制模型中，還設有建立智能樓宇可調(diào)資源 多目標優(yōu)化運行控制目標函數(shù)：
[0015]
[0016] 其中，F(xiàn)l為電網(wǎng)負荷波動最小目標，F(xiàn)2為用電成本最小目標;Flmax、F2max分別為Fl和 F2單目標函數(shù)最大值，用于規(guī)范多目標優(yōu)化函數(shù);λι、λ2為Fi、F擁應的權(quán)系數(shù)，其數(shù)值W保證 兩個目標函數(shù)同時收斂為目的，且滿足λ?+λ2 = 1。
[0017] 優(yōu)選的，制定滿足多目標優(yōu)化運行控制的約束條件：
[001引（1)分布式電源輸出功率約束
[0019] Pi min<Pi,t<Pi max
[0020] Rid · Δ t < Pi,t-Pi,t-1 < Riu · Δ t
[0021] 式中，Pimin、Pimax分別為第i個分布式電源輸出功率最小值和最大值;Rid、Riu分別為 第i個分布式電源向下和向上爬坡速率；
[0022] (2)微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)傳輸功率約束
[0023] 〇<Ps,t<Psmax
[0024] 〇<PB,t<PBmax
[0025] 式中，Psmax為向配電網(wǎng)售電最大有功功率，PBmax為從配電網(wǎng)購電最大有功功率，單 位是kW;
[0026] (3)售電及用電時長約束
[0027] ti < t [002引 tj<t。
[0029] 有益效果:相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中的光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、電動汽車、 可控負荷等可調(diào)資源，通過智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模型，實現(xiàn)多目標優(yōu)化協(xié)調(diào)運 行控制效果，既有效平滑了智能樓宇聯(lián)絡線功率波動，又減小了樓宇用戶整體用電成本。
[0030] 另外，本發(fā)明還提供了一種智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法， 包括建立智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制信息庫，根據(jù)多優(yōu)化目標制定可調(diào)資源優(yōu)化運行 方式，并下發(fā)給樓宇內(nèi)可調(diào)資源，可調(diào)資源接到通知后判斷是否允許接受優(yōu)化運行方式，若 不是則根據(jù)約束條件更新信息庫，若是則判斷是否滿足多目標優(yōu)化目標，若滿足則按該模 式優(yōu)化運行，若不滿足則需根據(jù)約束條件繼續(xù)更新信息庫。
[0031] 其中，智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制信息庫包含智能樓宇內(nèi)所有可調(diào)資源，包 括光伏電池、風力發(fā)電、移動儲能設備電動汽車、可控負荷。
【附圖說明】
[0032] 圖1為智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模型示意圖；
[0033] 圖2為智能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制流程圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0035] 如圖1所示，一種智能樓宇可調(diào)資源協(xié)調(diào)系統(tǒng)，包括智能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化 運行控制模型及與所述模型關(guān)聯(lián)的樓宇內(nèi)可控負荷、移動儲能設備電動汽車、風力發(fā)電系 統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、風電控制器、光伏控制器、并網(wǎng)逆變器、獨立逆變器、智能配電系統(tǒng)、配電 網(wǎng)等，其特征在于，通過對智能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制模型建模，實現(xiàn)智能樓宇 內(nèi)可調(diào)資源協(xié)調(diào)優(yōu)化運行;所述的風力發(fā)電系統(tǒng)通過風電控制器、電動汽車、并網(wǎng)逆變器、 智能配電系統(tǒng)實現(xiàn)并網(wǎng)，通過風電控制器、電動汽車單獨為智能樓宇可控負荷供電;所述的 光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏控制器、并網(wǎng)逆變器、智能配電系統(tǒng)并網(wǎng)，通過光伏控制器、獨立逆 變器單獨為可控負荷供電，通過光伏控制器、電動汽車為可控負荷供電;所述的智能樓宇可 控負荷，通過智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模型，實現(xiàn)有序用電；所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)、 風力發(fā)電系統(tǒng)、電動汽車、可控負荷等可調(diào)資源，通過智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制模 型，實現(xiàn)多目標優(yōu)化協(xié)調(diào)運行控制效果，既有效平滑了智能樓宇聯(lián)絡線功率波動，又減小了 樓宇用戶整體用電成本。
[0036] 如圖2所示，可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制流程中，首先需建立智能樓宇可調(diào)資源 優(yōu)化運行控制信息庫，根據(jù)多優(yōu)化目標制定可調(diào)資源優(yōu)化運行方式，并下發(fā)給樓宇內(nèi)可調(diào) 資源，可調(diào)資源接到通知后判斷是否允許接受優(yōu)化運行方式，若不是則根據(jù)約束條件更新 信息庫，若是則判斷是否滿足多目標優(yōu)化目標，若滿足則按該模式優(yōu)化運行，若不滿足則需 根據(jù)約束條件繼續(xù)更新信息庫。
[0037] 建立智能樓宇可調(diào)資源單優(yōu)化目標函數(shù)：
[0038] (1)電網(wǎng)負荷波動最小目標函數(shù)Fi:
[0039]
。）
[0040] 其中，T為全天劃分時段數(shù);PL,t為t時段日基礎(chǔ)不可調(diào)負荷，通過歷史負荷預測得 出;η為樓宇內(nèi)分布式電源數(shù)量;Pi,t為第i個分布式電源在第t個時段的輸出功率，包含風力 發(fā)電、光伏電池及電動汽車放電等功率;m為樓宇內(nèi)可控負荷數(shù)量;門,t為第j個可控負荷在 第t個時段的消耗的有功功率，包含空調(diào)、照明設施及電動汽車充電。
[0041 ] (2)用電成本最小目標函數(shù)F2:
[0042]
[0043] 其中，C0為用戶售電電價，分析時選取0.7元/kWh, ti為第i個分布式電源在第t個時 段的售電時長;ct為全天電網(wǎng)實時電價，為第j個可控負荷在第t個時段的用電時長;Cl,t為 各分布式電源單位使用時間折舊及維護成本，Cai為第i個分布式電源單位容量安裝成本； Pei為第i個分布式電額定功率，單位為kWh;r為折現(xiàn)率，本文取8% ;Li為第i個分布式電源使 用壽命。
[0044] 建立智能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制目標函數(shù)：
[0045]
化)
[0046] 其中，F(xiàn)l為電網(wǎng)負荷波動最小目標，F(xiàn)2為用電成本最小目標;Flmax、F2max分別為Fl和 F2單目標函數(shù)最大值，用于規(guī)范多目標優(yōu)化函數(shù);λι、λ2為Fi、F擁應的權(quán)系數(shù)，其數(shù)值W保證 兩個目標函數(shù)同時收斂為目的通過多次計算獲得，且滿足λ?+λ2 = 1。
[0047] 制定滿足多目標優(yōu)化運行控制的約束條件：
[004引（1)分布式電源輸出功率約束
[0049] Pi min<Pi,t<Pi max (4)
[0050] Rid · At<Pi'廣Pi't-i<Riu · At (5)
[0051] 式中，Pimin、Pimax分別為第i個分布式電源輸出功率最小值和最大值;Rid、Riu分別為 第i個分布式電源向下和向上爬坡速率。
[0052] (2)微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)傳輸功率約束
[0053] 〇<Ps,t<Psmax (6)
[0054] 〇<PB,t<PBmax (7)
[0055] 式中，Psmax為向配電網(wǎng)售電最大有功功率，PBmax為從配電網(wǎng)購電最大有功功率，單 位是kw。
[0056] (3)售電及用電時長約束
[0057] ti< t (8)
[005引 tj<t (9)
[0059]另外，本發(fā)明的具體實現(xiàn)方法和途徑很多，W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。 應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做 出若干改進和潤飾，運些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各 組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加 W實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1. 一種智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:包括智能樓宇可調(diào)資源多目 標優(yōu)化運行控制模型及與所述模型關(guān)聯(lián)的樓宇內(nèi)可控負荷、移動儲能設備電動汽車、風力 發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、風電控制器、光伏控制器、并網(wǎng)逆變器、獨立逆變器、智能配電系 統(tǒng)、配電網(wǎng)， 其中，所述的風力發(fā)電系統(tǒng)通過風電控制器、電動汽車、并網(wǎng)逆變器、智能配電系統(tǒng)實 現(xiàn)并網(wǎng)，通過風電控制器、電動汽車單獨為智能樓宇可控負荷供電； 所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏控制器、并網(wǎng)逆變器、智能配電系統(tǒng)并網(wǎng)，通過光伏控制 器、獨立逆變器單獨為可控負荷供電，通過光伏控制器、電動汽車為可控負荷供電。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述能樓宇 可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制模型中，設有智能樓宇可調(diào)資源單優(yōu)化目標函數(shù)，包括 (1) 電網(wǎng)負荷波動最小目標函數(shù)Fi:其中，T為全天劃分時段數(shù);PL,t為t時段日基礎(chǔ)不可調(diào)負荷，通過歷史負荷預測得出；η 為樓宇內(nèi)分布式電源數(shù)量;Pi, t為第i個分布式電源在第t個時段的輸出功率，包含風力發(fā) 電、光伏電池及電動汽車放電等功率;m為樓宇內(nèi)可控負荷數(shù)量;Pj, t為第j個可控負荷在第t 個時段的消耗的有功功率，包含空調(diào)、照明設施及電動汽車充電； (2) 用電成本最小目標函數(shù)F2:其中，co為用戶售電電價，ti為第i個分布式電源在第t個時段的售電時長;Ct為全天電 網(wǎng)實時電價，k為第j個可控負荷在第t個時段的用電時長;C1>t為各分布式電源單位使用時 間折舊及維護成本，C al為第i個分布式電源單位容量安裝成本;Pel為第i個分布式電額定功 率，單位為kWh; r為折現(xiàn)率;U為第i個分布式電源使用壽命； 所述能樓宇可調(diào)資源多目標優(yōu)化運行控制模型中，還設有建立智能樓宇可調(diào)資源多目 標優(yōu)化運行控制目標函數(shù)：其中，F(xiàn)i為電網(wǎng)負荷波動最小目標，F(xiàn)2S用電成本最小目標;Flmax、F2max分別為? 1和?2單 目標函數(shù)最大值，用于規(guī)范多目標優(yōu)化函數(shù)41、\2為?1{2對應的權(quán)系數(shù)，其數(shù)值以保證兩 個目標函數(shù)同時收斂為目的，且滿ΜλΓ^ζ?。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:制定滿足多 目標優(yōu)化運行控制的約束條件： (1)分布式電源輸出功率約束 Pimin ^ Pi, t ^ Pimax Rid· A t < Pi,t-Pi,t-i < Riu · At 式中，Pimin、Pimax分別為第i個分布式電源輸出功率最小值和最大值;Rid、Riu分別為第i 個分布式電源向下和向上爬坡速率； (2) 微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)傳輸功率約束 0. Ps,t < Psmax Ο < PB,t < PBmax 式中，PSmax為向配電網(wǎng)售電最大有功功率，PBmax為從配電網(wǎng)購電最大有功功率，單位是 kff； (3) 售電及用電時長約束 ti < t tj < to4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述CO分析 時選取0.7元/kWh; r分析時選取8 %。5. -種如權(quán)利要求1至4中任一項智能樓宇可調(diào)資源多目標協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法， 其特征在于： 建立智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制信息庫，根據(jù)多優(yōu)化目標制定可調(diào)資源優(yōu)化運行 方式，并下發(fā)給樓宇內(nèi)可調(diào)資源，可調(diào)資源接到通知后判斷是否允許接受優(yōu)化運行方式，若 不是則根據(jù)約束條件更新信息庫，若是則判斷是否滿足多目標優(yōu)化目標，若滿足則按該模 式優(yōu)化運行，若不滿足則需根據(jù)約束條件繼續(xù)更新信息庫。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的優(yōu)化控制方法，其特征在于： 智能樓宇可調(diào)資源優(yōu)化運行控制信息庫包含智能樓宇內(nèi)所有可調(diào)資源，包括光伏電 池、風力發(fā)電、移動儲能設備電動汽車、可控負荷。
【文檔編號】H02J3/48GK105870950SQ201610294514
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】欒開寧, 楊永標, 楊斌, 徐石明, 黃莉, 阮文俊, 周靜, 謝敏, 陳璐, 高輝
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 國電南瑞科技股份有限公司, 南京南瑞集團公司