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专利号: 2022108072604
申请人: 华东交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自适应步长双闭环MPC优化调度方法,其特征在于,具有以下步骤:步骤1、在主动配电网的日前优化调度阶段,优化控制变量包括可控分布式电源有功出力、储能装置充放电功率、提前通知用户的可中断负荷功率以及与主网联络线交换功率,建立以主动配电网运行成本最小为优化目标的日前优化调度模型;

步骤2、在日内优化调度阶段,日内优化调度的控制变量包括可控分布式电源有功出力、储能装置充放电功率以及与主网联络线交换功率,日内优化调度基于自适应步长双闭环模型预测控制策略建立以主动配电网运行成本最小化为优化目标的日内ASDL‑MPC调度模型;

步骤3、采用复合微分进化CDE算法对日内ASDL‑MPC调度模型进行求解,包括以下步骤:步骤3.1初始化主动配电网各可控机组参数,将日前优化调度模型得到的可中断负荷、储能装置充放电状态的调度结果导入日内ASDL‑MPC调度模型作为参考,控制间隔为 ;

步骤3.2导入 到 时段可再生能源预测出力,其中,从0时刻开始,总时段为24h,M为时域数量,采用CDE 算法,初始化第一代种群,设置最大迭代次数 ,当前迭代次数 从1开始;计算个体适应度值并排序,将种群分为优势种群和劣势种群,分别按照DE/rand/1和DE/best/1变异策略更新优势种群和劣势种群,不断优化迭代直到 ,得到个 时 段 ,即 时 域 长 度 为 内 运行 成 本 最 低的 最 优 调 度 方 案和最低预测成本 ,其中 为可控资源计划出力值,包括可控分布式电源计划出力、储能装置计划充放电功率及与主网联络线交换功率;其中,预测运行成本 由预测模型得到;

步骤3.3时间向后滚动 ,判断当前时刻是否满足条件 h,若满足则下发时刻可控分布式电源计划出力 及与主网联络线计划交换功率 ,作为可控分布式电源实际出力 及与主网联络线实际交换功率 ;导入 时刻可再生能源实际出力,根据功率平衡约束确定储能装置实际充放电功率 ,并计算各可控资源实际状态作为下一轮时域滚动优化的初始值,形成单闭环反馈,若不满足则停止循环,日内优化调度结束;

步骤3.4利用成本函数得到t时刻的实际运行成本,利用预测模型得到t时刻的预测运行成本,用实际运行成本对预测运行成本进行反馈校正,形成双闭环反馈;采用自适应步长策略确定新的域参数,利用 时刻可再生能源出力预测误差和反馈校正信息计算变步长决策指标 ,根据 的大小确定时间步长变化量 ,计算新的时间步长 ,进而得到新的控制时域 与预测时域长度 ;

步骤3.5主动配电网得到新的域参数后,转步骤3.2开始下一轮的时域滚动,时域长度根据时间步长的大小自适应改变,然后通过复合微分进化CDE算法得到新的运行时域内最优调度方案,如此循环直至24小时滚动优化完毕,最终得到主动配电网日运行成本最优调度方案。

2.根据权利要求1所述的一种自适应步长双闭环MPC优化调度方法,其特征在于,在步骤1中,所述日前优化调度模型的目标函数为:式中, 为一个日前优化调度周期的总时段数; 分别为可控分布式电源、可中断负荷和储能装置的节点数量; 为日前 时刻主动配电网与主网联络线交换功率成本; 分别为日前 时刻第 处可控分布式电源发电成本和第 处的储能装置运行成本; 为日前 时刻对区域内第 处可中断负荷进行控制所产生的成本;

其中,日前 时刻主动配电网与主网联络线交换功率成本为:

式中, 为主动配电网在日前调度阶段与主网在日前 时刻交互功率; 为日前 时刻电量交易价格;

日前 时刻第 处可控分布式电源发电成本为:

式中, 为可控分布式电源的发电成本,单位为元/ kW•h; 为日前 时刻第处可控分布式电源的发电功率;

日前 时刻第 处可中断负荷进行控制所产生的成本为:

式中, 为可中断负荷控制单位负荷的补偿费用,单位为元/kW•h; 为日前 时刻对第 处可中断负荷进行控制的电量;

日前 时刻第 处储能装置运行成本为:

式中, 分别为储能装置的单位容量安装成本、资本回收系数和容量因素;

分别为储能装置的年运行小时数和运行管理成本系数; 为第 处储能装置在日前 时刻的充放电功率。

3.根据权利要求2所述的一种自适应步长双闭环MPC优化调度方法,其特征在于,在步骤1中,包括构建日前优化调度模型的约束条件,约束条件包括:日前 时刻功率平衡约束,

式中, 分别为第 台储能装置日前 时刻放电、充电功率; 分别为日前 时刻预测的分布式风电、分布式光伏的发电功率; 为主动配电网日前 时刻的负荷功率;

日前 时刻可控分布式发电机组上下限约束,即日前 时刻可控分布式电源上下限约束,式中, 分别为第 台可控发电机组的最小和最大输出功率;

日前 时刻可控分布式发电机组爬坡约束,即日前 时刻可控分布式电源爬坡约束,式中, 分别为第 台可控分布式发电机组的爬坡和滑坡速率; 为调度的时间间隔;

日前 时刻可中断负荷约束,

式中, 为第 处可中断负荷在日前 时刻最大调度量,与日前 时刻负荷量有关;

日前 时刻储能装置充放电约束,

式中, 为储能装置在 时段的荷电状态; 分别为储能装置的最大充、放电功率; 分别为储能装置的充电效率和放电效率; 为储能装置的储能容量; 分别为储能装置的最大和最小荷电状态。

4.根据权利要求2所述的一种自适应步长双闭环MPC优化调度方法,其特征在于,在步骤2中,所述日内ASDL‑MPC调度模型中的滚动优化目标函数为:式中, 为当前时刻; 分别为日内滚动优化阶段 时刻主动配电网与主网联络线交换功率成本、可控分布式电源发电成本以及储能装置运行成本;

在日内ASDL‑MPC调度模型中,可中断负荷以及储能装置的充放电状态已在日前调度阶段确定,其他约束条件与日前优化调度阶段保持一致。

5.根据权利要求1所述的一种自适应步长双闭环MPC优化调度方法,其特征在于,在步骤3.4中,所述日内ASDL‑MPC调度模型中的预测模型为成本函数,如式所示:式中, 表示 时刻预测 时刻的调度成本, 分别为与

主网联络线交互、可控分布式电源发电和储能装置运行的成本函数; 分别为滚动优化调度下发的第一时段,即 时段,主动配电网与主网联络线交换功率、可控分布式电源发电功率和储能装置运行功率的计划值。

6.根据权利要求1所述的一种自适应步长双闭环MPC优化调度方法,其特征在于,在步骤3.4中,所述变步长决策指标 计算公式如式所示:式中, 为 时刻预测 时刻的可再生能源出力值, 为 时刻可再生能源实际有功出力, 为 时刻的风光决策指标, 为 时刻预测 时刻的运行成本, 为 时刻的实际运行成本, 为时刻的成本决策指标, 为时刻的变步长决策指标;

所述自适应步长策略中初始时间步长为 ,时刻时间步长为 ,根据变步长决策指标,对 进行自适应调整,如式所示:式中, 为时间步长变化量, 根据的大小自适应调整;为时间步长基准量, 取值范围为[‑2,3];

对时间步长基准量 的定义如式所示:

控制间隔 计算公式如式所示:

式中, 为最小采样间隔,初始控制间隔由 个最小采样间隔组成, 时刻控制间隔由 个最小采样间隔组成;

预测时域长度的计算公式如式所示:

式中, 为初始预测时域长度, 为 时刻预测时域长度,为时域数量。