一種含復(fù)合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于微電網(wǎng)能量管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種含復(fù)合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目 標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，分布式發(fā)電得到了越來(lái)越多的重視與應(yīng)用，由小容量 分布式電源形成的微電網(wǎng)研究則更加令人關(guān)注。該類(lèi)微電網(wǎng)中的分布式電源主要包括風(fēng)力 發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能光伏電池、燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等，而不同種類(lèi)的分布式電源又有著不 同的運(yùn)行特性。在確保微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，如何對(duì)運(yùn)些分布式電源進(jìn)行合理的管理，W保證 微電網(wǎng)在不同時(shí)段都能滿(mǎn)足負(fù)荷的電能質(zhì)量要求并且獲得最理想的經(jīng)濟(jì)效益，是研究微電 網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題之一，也是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
[0003] 事實(shí)上，由于微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中各個(gè)目標(biāo)有時(shí)是相互矛盾甚至是相互對(duì)立 的，往往很難同時(shí)兼顧各個(gè)目標(biāo)。目前多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的主要求解方法有線性加權(quán)法，優(yōu)先 級(jí)法，約束法，最大最小法。線性加權(quán)法通過(guò)為每一個(gè)目標(biāo)賦一個(gè)權(quán)重系數(shù)，將多目標(biāo)問(wèn)題 轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行求解，該方法的困難在于權(quán)重系數(shù)的選取，各子目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系 數(shù)直接反映了各目標(biāo)函數(shù)的重要程度，對(duì)于較為重要的目標(biāo)函數(shù)，相應(yīng)的權(quán)系數(shù)較大，而不 重要的目標(biāo)函數(shù)其相應(yīng)的權(quán)系數(shù)較小。而博弈論作為一種先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具，在處理多方?jīng)Q 策問(wèn)題上具有明顯優(yōu)勢(shì)。微電網(wǎng)能量管理決策者在選擇微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行的權(quán)重系數(shù) 時(shí)實(shí)際上與隨機(jī)干擾構(gòu)成了一種博弈:決策者既要爭(zhēng)取每個(gè)目標(biāo)都盡量能達(dá)到最優(yōu)，同時(shí) 又要避免隨機(jī)干擾造成收益惡化的情況發(fā)生。
[0004] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，針對(duì)微電網(wǎng)能量多目標(biāo)優(yōu)化管理問(wèn)題，含分布式 發(fā)電的微電網(wǎng)能量管理多目標(biāo)優(yōu)化(王新剛，艾芋，徐偉華，韓鵬.含分布式發(fā)電的微電網(wǎng)能 量管理多目標(biāo)優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009,20:79-83.)提出采用小生境進(jìn)化的多 目標(biāo)免疫算法優(yōu)化微電網(wǎng)能量管理，但算法沒(méi)有考慮到可再生能源出力的隨機(jī)波動(dòng)性;基 于遺傳算法的微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化控制研究(韓肖清，劉海龍.基于遺傳算法的微電網(wǎng)多目標(biāo) 優(yōu)化控制研究[A].中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì).2011中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)電 工技術(shù)學(xué)會(huì)：，2011:5.)和基于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的微電網(wǎng)多目標(biāo)運(yùn)行優(yōu)化(鐘宇峰， 黃民翔，葉承晉.基于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的微電網(wǎng)多目標(biāo)運(yùn)行優(yōu)化[J].電力自動(dòng)化設(shè) 備，2014,06:114-121.)則分別提出采用遺傳算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法求解，然而均沒(méi)有考慮權(quán) 重系數(shù)的選擇優(yōu)化問(wèn)題，也沒(méi)有提出有效可行的優(yōu)化系統(tǒng)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[000引本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種含復(fù)合 儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)，本實(shí)用新型可有效實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)可再生能源利用最大化、并 有效減少聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)和分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行沖擊，提高微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
[0006]所述含復(fù)合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)，包括控制層和底層設(shè)備，控制層由 MGCCXMicrogrid Control Center system,微電網(wǎng)中央控制器）、下層控制器W及通信網(wǎng)絡(luò) 組成，下層控制器包括負(fù)荷控制器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器;底層設(shè)備包括靜態(tài)負(fù)荷、光 伏發(fā)電系統(tǒng)、液流電池儲(chǔ)能裝置、裡電池儲(chǔ)能裝置、光伏逆變器、儲(chǔ)能逆變器；
[0007] MGCC與并/離網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)通過(guò)通信總線連接，W控制微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀 態(tài)或者離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；
[0008] MGCC與負(fù)荷控制器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器通過(guò)通信總線進(jìn)行連接；負(fù)荷控制 器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器通過(guò)通信總線上傳負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置的電氣信 息給MGCC;MGCC通過(guò)通信總線向下層控制器下達(dá)相應(yīng)指令，W控制負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ) 能裝置的運(yùn)行狀態(tài)；
[0009] 負(fù)荷控制器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器分別與靜態(tài)負(fù)荷開(kāi)關(guān)、光伏發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)關(guān) 和儲(chǔ)能裝置開(kāi)關(guān)連接，W控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)；
[0010] 光伏控制器和儲(chǔ)能控制器分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器和儲(chǔ)能裝置逆變器相連接， W控制微電源的輸出功率。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:提供一種含復(fù)合儲(chǔ)能微 電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，可有效實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)可再生能源利用最大化、并 有效減少聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)和分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行沖擊，提高微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是一種含復(fù)合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖2是實(shí)例中含復(fù)合儲(chǔ)能并網(wǎng)型微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行的能量管理策略框圖。
[0014] 圖3是實(shí)例中負(fù)荷曲線。
[001引圖4是實(shí)例中光伏出力曲線。
[0016] 圖5是實(shí)例中不同優(yōu)化目標(biāo)下的光伏及聯(lián)絡(luò)線功率曲線。
[0017] 圖6是實(shí)例中裡電池與液流電池各時(shí)段的SOC及充放電曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí) 施方式不限于此（W下實(shí)施例若有設(shè)及軟件部分，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)編 程實(shí)現(xiàn)的）。
[0019] 圖1是為一種含復(fù)合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括控制層和底層設(shè) 備，控制層由MGCC、下層控制器W及通信網(wǎng)絡(luò)組成，下層控制器包括負(fù)荷控制器、光伏控制 器和儲(chǔ)能控制器;底層設(shè)備包括靜態(tài)負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)、液流電池儲(chǔ)能裝置、裡電池儲(chǔ)能 裝置、光伏逆變器、儲(chǔ)能逆變器；
[0020] MGCC與并/離網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)通過(guò)通信總線連接，W控制微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀 態(tài)或者離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；
[0021] MGCC與負(fù)荷控制器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器通過(guò)通信總線進(jìn)行連接；負(fù)荷控制 器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器通過(guò)通信總線上傳負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置的電氣信 息給MGCC;MGCC通過(guò)通信總線向下層控制器下達(dá)相應(yīng)指令，W控制負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ) 能裝置的運(yùn)行狀態(tài)；
[0022] 負(fù)荷控制器、光伏控制器和儲(chǔ)能控制器分別與靜態(tài)負(fù)荷開(kāi)關(guān)、光伏發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)關(guān) 和儲(chǔ)能裝置開(kāi)關(guān)連接，W控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)；
[0023] 光伏控制器和儲(chǔ)能控制器分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器和儲(chǔ)能裝置逆變器相連接， W控制微電源的輸出功率。
[0024] W下僅僅作為實(shí)例，一種含復(fù)合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括 如下步驟：
[0025] 第一步:初始化原始數(shù)據(jù)，包括各個(gè)調(diào)度周期內(nèi)實(shí)時(shí)的負(fù)荷數(shù)據(jù)Pd(t)，光伏發(fā)電 功率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)Pgw(t)，當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)電價(jià)C(t)，W及液流電池的最高充放電功率限制±Psmax和 裡電池的最高充放電功率限制± Pbmax，電池功率為正表示充電，功率為負(fù)表示放電。
[0026] 第二步:確定目標(biāo)函數(shù)fi和f2:
[0027] W微電網(wǎng)從大電網(wǎng)的購(gòu)電費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)：
[0029] W功率裕度波動(dòng)系數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)：
[0030] /;=至侶 t=l
[0031 ] 其中，T為調(diào)度周期，At為時(shí)間間隔，A t = 24/T(單位:小時(shí)），t表示第t/At次調(diào) 度的決策時(shí)刻，C(t)為時(shí)間段[t，t+At]的實(shí)時(shí)電價(jià)，Pmar(t)為微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò) 線功率：
[0032] P"ar(t)=Pgw(t)-Pd(t)-Ps(t)-PB(t)
[0033] 式中，Pd (t)為t時(shí)刻的負(fù)荷需求，Ps( t)為液流儲(chǔ)能電池在t時(shí)刻的儲(chǔ)能功率，Pb (t) 為裡電池在t時(shí)刻的儲(chǔ)能功率，Pgw( t )為光伏向微電網(wǎng)提供的出力。
[0034] 第S步:確定約束條件：
[003引約束條件1:采用加權(quán)滑動(dòng)平均法，記t時(shí)刻微電網(wǎng)功率裕度的低頻部分為Pbess (t)，高頻部分為Pue(t)，則
[0036] PBESs(t)=0.1[Pgw(t-3 A t)-Pd(t-3 A t)]+0.2[Pgw(t-2 A t)-Pd(t-2A t)]
[0037] +〇.3[Pgw(t-A t)-Pd(t-A t)]+0.1[Pgw(t)-Pd(t)]
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