PDF《能源互联网多源多层次协调优化方法研究》

1 能源互联网调度层级设计

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1 分层优化架构 能源互联网的分布式特性下分布式设备数量 剧增, 优化调度决策需要分析处理海量数据, 对传 统的统一集中调度方式提出新要求.分层优化是 针对非线性高维问题及海量数据处理难题的解决 策略, 其基本思路是将系统按照一定标准( 如电压 等级) 划分为若干层次, 再按照系统物理特征划分 为不同的区域, 给每个区域分配一个代理负责分布 式设备的调控.风光等分布式电源、 冷热等负荷需 求具有地域集中的特点, 按区域建立局域能源互联 网实现能量自治, 由上级调度统一协调优化, 该分 层控制在空间或物理层面接近系统功能层次的划 分, 有利于调度架构的设计与集成.

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2 能源互联网调度层级总体设计 文中研究的能源互联网接入配电网, 基于上述 分层优化架构按照 分而治之 的思想在空间尺度

1 上将能源互联网分为

3 个层级: 系统层、 区域层和设 备层 [

1 3 ] , 其分层架构如图

1 所示. 图1能源互联网分层架构 F i g .

1 L a y e r e da r c h i t e c t u r eo f e n e r g yi n t e r n e t 系统层的主要功能是负责各个区域能源互联 网之间的相互协调及区域能源互联网与上级配电 网之间的交互实现整个能源互联的安全、 经济运行. 区域层包含若干互联的区域能源互联网, 其主 要功能是协调区域内部各可控分布式电源出力, 最 小化区域运行成本, 实现区域的能量自治. 设备层 包含风机(windt u r b i n e s ,WT ) 、 光伏(photovoltaics,P V ) 、 分布式发电机( d i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n ,D G ) 、 蓄电池( b a t t e r i e s ) 、 冷热电联产( c o m b i n e dc o o l i n g ,h e a t i n ga n dp o w e r ,C C H P ) 系统等形 式多元化的能源设备.设备层主要负责设备的启 停、 自身运行状态的调控, 具有上报自身参数、 响应 上层下发的指令等功能.

2 能源互联网多源多层次优化调度模型

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1 系统层优化调度模型 针对图 1所示的能源互联网, 建立系统层优化 调度模型, 其优化调度的目标是使系统的总运行成 本最小, 目标函数的数学表达如下: m i n F=∑ T t =1 ∑ N n =1 f ( P n ( t ) )+f ( P g r i d , n ( t ) ) (

1 ) 式中: T为调度周期;

N为区域能源互联网数量;

P n ( t )为区域 n的总发电功率;

P g r i d , n ( t )为区域 n 与配电网的交换功率, 为正表示区域 n向配电网售 电, 为负表示从配电网购电. f ( P n ( t ) ) =a n P n( t )

2 +b n P n ( t )+c n (

2 ) f ( P g r i d , n ( t ) ) =α n P g r i d , n( t )

2 +p ( t ) P g r i d , n ( t ) (

3 ) 式中: f ( P n ( t ) )为区域能源互联网 n的发电成本. 将每个区域等效为一个发电单元, 其发电成本与区 域总发电功率之间成二次函数关系 [

1 4 ] ,a n,b n,c n 为区域发电成本系数.f ( P g r i d , n ( t ) )为交换功率成 本, 其中传输成本与交换功率成二次函数关系,α n 为传输成本系数;

p ( t )为电价. 系统层的优化变量是区域发电总量以及区域 与配网的交换功率, 因此需要考虑的约束条件有区 域能源互联网总出力上下限、 功率平衡、 联络线约 束, 详细约束参见文献[

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2 区域层优化调度模型 区域优化调度的目标是合理调控各可控机组 设备出力, 从而实现区域运行成本最小, 每个区域 的目标函数为: m i n C a r e a , n =∑ T t =1 [ C WT ( t )+C P V ( t )+ C D G ( t )+C C C H P ( t ) ] (