【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，屬于儲能。
技術(shù)介紹
1、受用戶用電行為在不同時段的差異性以及光伏等可再生能源隨機(jī)性的影響，微電網(wǎng)內(nèi)總的凈負(fù)荷通常會出現(xiàn)較大的波動，而大量的電力需求將危及網(wǎng)絡(luò)安全。考慮到近年來分布式儲能技術(shù)不斷升級以及成本顯著降低，眾多分布式儲能可集成在微電網(wǎng)中，對微電網(wǎng)的總凈負(fù)荷進(jìn)行削峰填谷。
2、現(xiàn)有技術(shù)大多采用集中式控制與分散式方法來控制眾多儲能實現(xiàn)削峰填谷功能。集中式控制方法通過收集微電網(wǎng)內(nèi)所有儲能的信息以及負(fù)荷變化信息，利用中央控制器做出決策，并下發(fā)給各分布式儲能。然而，這種方式會導(dǎo)致儲能用戶的隱私信息遭到泄露，同時，隨著儲能數(shù)量的不斷增多，會導(dǎo)致中央控制的計算負(fù)擔(dān)顯著增加，并使得集中式控制方法缺乏良好的可擴(kuò)展性。分散式控制方法使每一個分布式儲能就地對負(fù)荷變化進(jìn)行響應(yīng)，然而各儲能間未進(jìn)行協(xié)同，容易造成儲能資源閑置，且控制策略是非最優(yōu)的。
3、當(dāng)通信技術(shù)不斷進(jìn)步時，分布式控制方法可解決集中式與分散式控制方法的缺點，各儲能之間通過簡單的通信實現(xiàn)協(xié)同，近似可達(dá)到集中式控制的效果，且該方法能夠兼顧保護(hù)用戶隱私、減少計算負(fù)擔(dān)、實現(xiàn)多設(shè)備協(xié)作等優(yōu)點，在智能微電網(wǎng)中受到廣泛關(guān)注。。
4、已有的分布式控制方法應(yīng)用于分布式儲能實現(xiàn)削峰填谷時，儲能的充放電效率通常保持不變，由于該效率通常會在儲能運(yùn)行條件中發(fā)生變化，為了在微電網(wǎng)中以經(jīng)濟(jì)有效的方式控制和運(yùn)行分布式儲能，需要考慮充放電效率的變化。同時，分布式削峰填谷問題多被建模為單時段問題，未能充分發(fā)揮儲能
5、利用分布式控制方法控制分布式儲能用于微電網(wǎng)的削峰填谷，存在以下問題：
6、(1)儲能的充放電效率往往設(shè)為定值，然而，儲能的效率會隨著功率的變化而變化，當(dāng)所有分布式儲能在當(dāng)前時段需要的充放電功率總值給定時，并沒有合理考慮該功率值如何在儲能間進(jìn)行有效分配，導(dǎo)致儲能功率損耗不能達(dá)到最優(yōu)化。
7、(2)分布式削峰填谷策略只考慮單時段，即直接給定所有分布式儲能在當(dāng)前時段需要的充放電功率總值，導(dǎo)致儲能在當(dāng)前時段執(zhí)行充放電策略后，難以有效應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的負(fù)荷高峰或者低谷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有研究的不足，本專利技術(shù)提供了一種考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，以分布式的方式控制眾多分布式儲能實現(xiàn)微電網(wǎng)多時段削峰填谷，同時考慮儲能效率變化，保證在各時段下所有儲能的充放電總功耗最小化。通過考慮多時段內(nèi)微電網(wǎng)各節(jié)點凈負(fù)荷變化以及儲能可調(diào)容量，確定各個單時段下所有分布式儲能需要充放電的功率值。基于各個分布式儲能的效率差異，構(gòu)建了優(yōu)化問題并形成了最優(yōu)性條件，提升了削峰填谷功能下分布式儲能的經(jīng)濟(jì)性。構(gòu)建了combine-then-adapt擴(kuò)散策略結(jié)合consensus+innovation策略的分布式控制方法實現(xiàn)基于分布式儲能的微電網(wǎng)削峰填谷。
2、一種考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，包括以下步驟：
3、步驟一：考慮儲能效率變化，構(gòu)建分布式儲能充放電模型，并進(jìn)一步構(gòu)建基于分布式儲能的微電網(wǎng)集中式單時段削峰填谷模型，通過構(gòu)造該模型的拉格朗日函數(shù)獲得其最優(yōu)性條件。
4、步驟二：考慮多時段內(nèi)微電網(wǎng)各節(jié)點凈負(fù)荷變化以及儲能可調(diào)容量，確定各個單時段下所有分布式儲能需要充放電的功率值，將微電網(wǎng)集中式多時段削峰填谷模型分解成各個單時段削峰填谷模型。
5、步驟三：利用combine-then-adapt擴(kuò)散策略對步驟二中的各個單時段下所有分布式儲能需要充放電的功率值進(jìn)行分布式計算。
6、步驟四：利用consensus+innovation策略對步驟二中形成的各個分布式單時段削峰填谷模型進(jìn)行分布式求解，得到多時段下微電網(wǎng)各個分布式儲能的控制方案。
7、步驟五：基于模型預(yù)測控制，對分布式儲能進(jìn)行調(diào)控，得到微電網(wǎng)內(nèi)各個分布式儲能的實時控制方案。
8、所述步驟一中分布式儲能充放電模型包括：
9、
10、
11、式中，下標(biāo)i表示分布式儲能在微電網(wǎng)中節(jié)點的編號，nb表示分布式儲能所在節(jié)點的集合，pib為節(jié)點i處分布式儲能的功率，在充電時大于0，放電時小于0，δpl為根據(jù)需求確定所有分布式儲能需要削峰填谷的功率值，和分別為節(jié)點i處考慮儲能損耗的儲能的充電和放電效率，pibc和pibd分別為節(jié)點i處儲能實際充電的功率值與需要放電的功率值。
12、另外，對于儲能，效率和充放電功率存在如下近似線性關(guān)系：
13、ηi＝ai-bi|pib|??(3)
14、式中，ηi為儲能效率，當(dāng)充電時為放電時為ai和bi為根據(jù)節(jié)點i處儲能的充放電特性所擬合的參數(shù)。
15、所述的基于分布式儲能的微電網(wǎng)集中式單時段削峰填谷模型包括目標(biāo)函數(shù)與約束條件。
16、由于各儲能的效率不一致，在所有儲能總充放電功率δpl固定的情況下，需要合理分配各儲能的充放電功率，使總功率損失最小化。對于充電來說，所述的目標(biāo)函數(shù)等效為最大化充入所有儲能的功率，如下所示：
17、
18、對于放電來說，所述的目標(biāo)函數(shù)等效為最小化所有儲能放電的功率，如下所示：
19、
20、上式中的約等于符號是考慮到bipib/ai比1小很多所做的近似。另外，最小化目標(biāo)函數(shù)(5)等效于最大化如下的目標(biāo)函數(shù)：
21、
22、故充電目標(biāo)函數(shù)(4)與放電目標(biāo)函數(shù)(6)具有相同的形式，以下分析僅以充電為例。
23、所述的約束條件包括約束條件(1)與儲能的功率約束，儲能功率約束如下所示：
24、
25、式中，pib,max為節(jié)點i處儲能的最大充電功率。
26、所述的拉格朗日函數(shù)為：
27、
28、式中，λi為等式(1)對應(yīng)的拉格朗日乘子，和μi為不等式(7)對應(yīng)的拉格朗日乘子。
29、所述的最優(yōu)性條件通過凸優(yōu)化理論獲得，如下所示：
30、
31、0≤pib≤pib,max,i∈nb??(10)
32、
33、作為優(yōu)選，所述步驟二確定各個單時段下所有分布式儲能需要充放電的功率值具體方式如下：
34、首先，儲能設(shè)定在微電網(wǎng)凈負(fù)荷較低時增加存儲能量以有更大的放電空間用于消除隨后的負(fù)荷高峰，并可在負(fù)荷高峰時通過放電降低存儲能量，從而為之后低負(fù)荷時段提供更大的充電空間。
35、其次，各節(jié)點預(yù)測多時段內(nèi)自身節(jié)點的凈負(fù)荷波動情況其中t為時間下標(biāo)，從而可計算出預(yù)測時段內(nèi)各時段的總凈負(fù)荷值與預(yù)測時段內(nèi)平均負(fù)荷值其中，nl為負(fù)荷所在的節(jié)點集合，t為預(yù)測總時間段長度。
36、在此基礎(chǔ)上，可以根據(jù)和ptl的比較將這段時間分為若干個連續(xù)的充電時段和放電時段，即，當(dāng)時，該細(xì)分時段為充電時段，當(dāng)時，該細(xì)分時本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟一中分布式儲能充放電模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟一中基于分布式儲能的微電網(wǎng)集中式單時段削峰填谷模型包括目標(biāo)函數(shù)與約束條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟二中確定各個單時段下所有分布式儲能需要充放電的功率值的具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟三中Combine-Then-Adapt擴(kuò)散策略包括微電網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建、通信系數(shù)構(gòu)建和迭代通信；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟四中Consensus+Innovation策略可用于分布式求解最優(yōu)性條件(9)-(1
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟五中的模型預(yù)測控制包括：通過步驟四所獲得的多時段微電網(wǎng)分布式儲能控制方案，只有第一個時段的值被用于實時控制，在下一個時段開始時，重新根據(jù)步驟一至步驟四獲得新的多時段微電網(wǎng)分布式儲能控制方案，再將該控制方案的第一個時段的值被用于實時控制。
...【技術(shù)特征摘要】
1.考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟一中分布式儲能充放電模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟一中基于分布式儲能的微電網(wǎng)集中式單時段削峰填谷模型包括目標(biāo)函數(shù)與約束條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟二中確定各個單時段下所有分布式儲能需要充放電的功率值的具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮儲能效率變化的微電網(wǎng)分布式多時段削峰填谷控制方法，其特征在于：所述步驟三中combine-then-a...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余鵬，孫勇，顧若男，彭憲州，
申請(專利權(quán))人：運(yùn)達(dá)能源科技集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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