一种基于区间不确定性的微网优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统分析与调度技术领域，尤其设及一种基于区间不确定性的微 网优化调度方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，微网系统优化调度已成为国内外研究的热点。微网中光伏、风电等可再生 分布式电源出力的波动性、随机性给短期微网优化调度带来困难。目前，微网优化调度技术 主要偏向将光伏、风电等可再生分布式电源的输出功率预测数据通过蒙特卡罗方法随机产 生。但实际情况中，分布式电源输出功率在一定的区间内波动，随机方法产生的输出功率数 据仅能表示出力的平均水平，而无法反应其波动性特征。另外，一些方法采用了机会约束规 划的方法来描述微网中存在的不确定性因素。但是，随机规划方法必须已知不确定参数的 精确概率分布，而构造精确的概率分布需获得大量的不确定信息。光伏、风电等可再生分布 式电源功率输出受天气因素影响，具有很大的波动性，并且由于测量技术、经济性或实际条 件的限制，往往无法获得足够的样本信息。因此，在随机规划问题的实际求解中，对随机变 量的分布类型及其相应参数，决策者往往需要做出一定程度的近似，然而不确定参数概率 分布的较小误差可能导致较大的可靠性分析偏差。
[0003] 对于包含可再生分布式电源的微电网而言，分布式电源发电预测和负荷预测的不 确定性给微网优化调度带来困难，若微网的优化调度策略不能充分考虑运些不确定性因 素，那么微网的实时发电计划将难W保证发电与用电平衡，影响微网系统的安全性、可靠性 和经济性。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所设及到的缺陷，提供一种基于区 间不确定性的微网优化调度方法。 阳〇化]本发明为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0006] 一种基于区间不确定性的微网优化调度方法，包含W下步骤：
[0007] 步骤1)，统计微网运行历史数据，建立微网内所有可控电源的成本函数；
[0008] 步骤2)，根据微网运行的历史数据，对未来一天的用电负荷、风电功率、光伏功率， 利用人工神经网络方法进行预测，分别得到各自的预测区间；
[0009] 步骤3)，为应对负荷预测、风电功率预测、光伏功率预测存在的不确定性，保证微 网发电与用电实时平衡，将微网中可控电源的功率W及微网与配电网交换的功率定义为区 间变量；
[0010] 步骤4)，根据微网优化调度的周期，W微网运行成本和向配电网购电成本之和最 小为优化调度目标，综合考虑微网系统的有功和无功潮流平衡约束、运行电压约束、联络线 约束W及微网中各个机组的运行约束，并结合步骤1)和步骤2)得到的数据，建立基于区间 不确定性的微网系统优化调度模型；
[0011] 步骤5)，利用决策者对区间不确定水平容忍度的区间序关系，把基于区间不确定 性的微网系统优化调度模型中包含不确定区间变量的目标函数和约束条件转换成一般的 确定性目标函数和约束条件，进而得到微网系统确定性的优化调度模型； 阳01引步骤6)，求解步骤W得到的微网系统确定性的优化调度模型，计算出中可控电源 的功率W及微网与配电网交换的功率的最优区间。
[0013] 作为本发明一种基于区间不确定性的微网优化调度方法进一步的优化方案，所述 步骤2)中，用电负荷、风电功率、光伏功率的预测值，采用区间描述形式为：
[0014] 耸(0 =[耸(0,巧 阳01引 端(0 =[瑞.(0，银化
[0016] 玲,〇)=悼'化巧巧
[0017] 其中，耸(0，媒(小瑞.W分别表示负荷预测、风电功率预测、光伏功率预测的范 围区间，而上标L和R分别表示相应区间的下界和上界。
[0018] 作为本发明一种基于区间不确定性的微网优化调度方法进一步的优化方案，所述 步骤3)中，微网中的燃气机组功率W及微网与配电网交换的功率，采用区间描述形式为：
[0019] 输W=[墙(0,瑞化
[0020] P〇UD(f)=巧RID(j)、巧
[0021] 其中，巧r(0表示燃气机组功率区间，巧WD(0表示微网与配电网之间交换功率区 间，上标L和R分别表示相应区间的下界和上界。
[0022] 作为本发明一种基于区间不确定性的微网优化调度方法进一步的优化方案，所述 步骤4)中，微网系统优化调度目标函数是为燃气机组、柴油机组、储能单元运行成本与微 网向配电网购电成本之和；微网系统优化调度所考虑的约束条件包括有功和无功潮流平衡 约束、节点电压约束、可控机组输出功率约束、微网与配电网允许交互的功率约束、储能单 元运行约束。
[0023] 作为本发明一种基于区间不确定性的微网优化调度方法进一步的优化方案，所述 步骤5)中，决策者对区间数不确定水平容忍度的区间序关系为：
[0024] 若A。+ (1-UA"<BC+ (1-UB"，则区间A优于区间B;
[00对其中，AE、bE、A\bW分别表示区间A和区间B的中点和半径，C表示决策者对区间 不确定水平的容忍度。
[00%] 作为本发明一种基于区间不确定性的微网优化调度方法进一步的优化方案，所述 步骤5)中，所述包含不确定区间变量的目标函数和约束条件具体为基于区间不确定性的 微网系统优化调度模型中的目标函数、有功潮流平衡等式约束、燃气机组有功出力及爬坡 率不等式约束、微网与配电网交换功率不等式约束。
[0027] 本发明采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果：
[002引综合考虑了微网系统中风电和光伏的输出功率预测和负荷预测等不确定性因素，W及微网有功和无功相互禪合的特性，采用区间不确定描述方法建立微网系统有功无功联 合优化调度模型。然后，利用决策者对区间不确定水平容忍度的区间序关系，将基于区间不 确定性的优化调度模型转换为一般的确定性优化模型。最后，通过求解微网系统确定性的 优化调度模型，获得在不同容忍度下的微网运行成本和最优调度方案。
【附图说明】
[0029] 图1是微网系统示例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0031] 微网示例包括风电、光伏、燃气机组、柴油机组、储能单元。如图1所示，针对该微 网系统示例，运用本发明方法实施优化调度的具体步骤如下： 阳0巧步骤（1):统计微网运行历史数据，建立微网内所有可控电源的成本函数。
[0033] 燃气机组、柴油机组每小时的运行成本函数描述如下：
[0034] F化(t))=曰 1+ 0A(t) + 丫iP/ (t)
[0035] 运里，Pi(t)可控机组每小时输出的有功功率；F化(t))可控机组的运行成本； 曰1、P1、丫 1为可控机组的费用系数。
[0036] 储能单元的成本函数包括投资折旧成本和运行维护成本：
[00測运里，PsB(t)为储能单元每小时输出的有功功率；asB为储能单元的年折旧系数；Tse为储能单元的年利率；Nse为储能单元的使用寿命；诲为储能单元的投资安装成本；竭； 为储能单元的运行维护成本。
[0039] 步骤似：根据微网运行的历史数据，对未来一天的用电负荷、风电功率、光伏功 率进行预测，分别得到各自的预测区间：
[0043] 步骤（3):为应对负荷预测、风电功率预测、光伏功率预测存在的不确定性，保证 微网发电与用电实时平衡，将微网中可控电源的功率W及微网与配电网交换的功率设计成 具有一定范围的区间变量：
[0046] 步骤（4):微网优化调度的周期取1天，W微网运行成本和向配电网购电成本之和 最小为优化调度目标，综合考虑微网系统的有功和无功潮流平衡约束、运行电压约束、联络 线约束W及各机组的运行约束，并结合步骤（1)和（2)得到的数据，建立基于区间不确定性 的微网系统优化调度模型。
[0047] 1)微网的经济调度目标表达式为：
W例运里，叫端(0)、F(PDE(t))、F化B(t))分别为燃气机组、柴油机组和储能单元每小 时的运行成本；cp(t)为微网向配电网购电的实时电价；端,。(〇为微网与配电网交换的有 功功率区间。
[0050] 2)有功和无功潮流平衡约束：
阳05引运里，h为系统节点个数；f= 1，2,…，h;Gfg，Bfg, 0fg分别为节点f和g之间的导 纳和相角差；gGf表示与节点f相连的节点。
[0054]如运行电压约束：
[005引 Vf,max
[0056]运里，V康示节点f的电压，而Vf,mi。，Vf,max分别为节点电压Vf的最小、最大值。
[0057] 4)可控机组有功出力约束：
[0060]