1.一种考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,所述方法包括:获取风光荷的历史数据;
根据风光荷的历史数据确定风光荷场景的历史场景经过削减后的初始概率分布值;
基于预构建的微网系统模型和日前两阶段分布鲁棒优化调度模型,根据风光荷场景的历史场景经过削减后的初始概率分布值,求解得到日前调度计划;
基于预构建的日内滚动优化调度模型,根据日前调度计划,求解得到日内滚动调度计划;
基于预构建的实时调整优化调度模型,根据日内滚动调度计划,求解得到各能源耦合设备的实时出力值,确定系统的最终调度计划;
其中,所述实时调整优化调度模型,包括:
建立系统的预测模型,表示为:
式中, 和 分别为实
时阶段调整后燃气轮机、燃气锅炉、电转气、微网向电网购售电和微网从气网购气的最终所下发的调度计划值; 和 分别为上一阶段中燃气轮机、燃气锅炉、电转气、微网向电网购售电和微网从气网购气的调度计划值;
和 分别为实时阶段下燃气轮机、燃气锅炉和电转气的修正值; 和为风电和光伏出力扰动量; 和 为电、热、气负荷的扰动量;Δt为日前调度分度值;ηgt,e代表燃气轮机的产电效率;ηgb代表燃气锅炉的产热效率;ηP2G代表燃气轮机的产电效率;
基于所述预测模型,向前预测m个时段后,利用分布式的思想将各个能源耦合设备看作互联的子系统,设立目标函数min Ji,使输出向量与目标向量的差值以及控制向量的变量最小;
式中,Yi,fore为第i个子系统购售电值和购气值所组成的预测输出向量;m为控制时域内的时段数; 和 分别为第i个子系统对应时段的购售电值和购气值;Yi,ref为第i个子系统购售电参考值和购气参考值所组成的参考输出向量; 和分别为第i个子系统对应时段的购售电参考值和购
气参考值;Ui为第i个子系统的调整量; 和
分别为第i个子系统对应时段的燃气轮机、电转气设备和燃气锅炉的调整值;Wi和Qi分别为第i个子系统的输出量和控制量的权重矩阵;
在求解目标函数min Ji时,首先进行各个子系统之间的信息交换;之后,每个子系统根据所得到的其他子系统信息,再根据目标函数min Ji求解自身最优解;最后,当满足精度要求时,根据所有子系统自身的控制量求解最终的输出量;
实时调整阶段还需满足耦合设备的调整上下限约束,表示为:式中, 和 分别为燃气轮机、电转气设备和燃气锅炉的调整量下限;
和 分别为燃气轮机、电转气设备和燃气锅炉的调整量上限;
代表燃气轮机的产电上限和产电下限; 代表电转气设备的用电上限和用电下限; 代表燃气锅炉的产热上限和产热下限;k表示预测时段,分别表示第k个时段燃气轮机调整量、燃气轮机的产电、电转气设备调整量、电转气设备的用电、燃气锅炉调整量、燃气锅炉的产热。
2.根据权利要求1所述的考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,所述微网系统模型,包括:(1)燃气轮机的电热出力模型以及约束条件:
①燃气轮机通过消耗天然气发电发热,数学模型如下所示:式中,LHV代表天然气低热值;ηgt,e代表燃气轮机的产电效率;ηgt,h代表燃气轮机的产热效率; 代表t时刻燃气轮机的产电量; 代表t时刻燃气轮机的产热量; 代表t时刻燃气轮机消耗的天然气体积;
②燃气轮机在运行时需要考虑功率上下限约束和爬坡约束:式中, 代表燃气轮机的产电上限; 代表燃气轮机的产热上限; 代表燃气轮机的产电爬坡功率限制; 代表燃气轮机的产热爬坡功率限制; 代表t‑1时刻燃气轮机的产电量; 代表t‑1时刻燃气轮机的产热量;
(2)电转气设备出力模型以及约束条件:
①电转气设备能够将电力转换成天然气,数学模型如下所示:式中,ηP2G代表燃气轮机的产电效率; 代表t时刻电转气设备的产气体积; 代表电转气设备t时刻消耗的电能;
②电转气设备在运行时需要考虑功率上下限约束和爬坡约束:式中, 代表电转气设备的产气上限; 代表燃气轮机的产电爬坡功率限制;
代表t‑1时刻电转气设备的产气量;
(3)燃气锅炉出力模型以及约束条件:
①燃气锅炉以天然气为原料产出热能,数学模型如下所示:式中,ηgb代表燃气锅炉的产热效率; 代表t时刻燃气锅炉消耗的天然气体积; 代表t时刻燃气轮机的产热量;
②燃气锅炉在运行时需要考虑功率上下限约束和爬坡约束:式中, 代表燃气锅炉的产热上限; 代表燃气锅炉的产热爬坡功率限制;
代表t‑1时刻燃气锅炉的产热量;
(4)储能设备模型及约束条件:
储能设备方面,蓄电池、储热罐和储气罐被用来协调能量供需平衡,利用电价峰谷机制,对多余能量或者价格较高的能量进行存储,在系统有能源需求或者能源价格较高时进行放能供给,从而达到削峰填谷的效果;储能设备的约束条件包括设备重放能约束,容量约束;
所述储能设备约束为:
Emin,j≤Et,j≤Emax,j (14)式(13)为储能平衡约束,其中Et,j和Et‑1,j分别为第j种储能设备t时刻及t‑1时刻储能量; 和 分别为第j种储能设备t时刻的充能量及放能量;ηch,j和ηdis,j分别为第j种储能设备充放能效率;式(14)‑(15)为储能量约束,其中Emin,j和Emax,j分别为第j种储能设备最小储能量及最大储能量;式(16)‑(17)为充放能上下限约束和充放能标志位约束,其中为第j种储能设备t时刻充能标志位0‑1变量,当 为1时代表储能设备充能,为0时代表储能设备不在充能; 为第j种储能设备t时刻放能标志位0‑1变量,当 为1时代表储能设备放能,为0时代表储能设备不在放能; 和 分别为第j种储能设备最大充能量及最大放能量;Δt为日前调度分度值;T为日前调度总时间尺度;
(5)微网与外部电网和气网联络线约束条件:
为防止微网过度购电购气,同时保证微网与外部电网和天然气网的联络线路安全,联络线路输送约束为:式中, 代表t时刻微网购电量; 代表t时刻微网售电量; 代表微网购电上限; 代表微网售电上限; 是微网购电标志位0‑1变量,为1时代表微网购电;
是微网售电标志位0‑1变量,为1时代表微网售电; 代表t时刻微网购气量; 代表电微网购气上限。
3.根据权利要求2所述的考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,基于预构建的微网系统模型和日前两阶段分布鲁棒优化调度模型,根据风光荷场景的历史场景经过削减后的初始概率分布值p0,n,求解得到日前调度计划,包括:(1)目标函数主要分为两阶段:第一阶段以微网的综合运行成本为目标,制定各机组设备的调度方案,第二阶段在风光荷最恶劣场景概率分布下优化调整第一阶段的调度计划,具体如下式所示:式中,E1为微网的购能成本;E2为微网的环境排放治理成本;E3为微网各能源耦合设备和储能设备的维护成本;Ω为场景概率分布约束;pn为第n个具体风光荷场景的概率期望值;s代表微网中各分布式能源设备; 为第s种分布式能源设备在t时刻的调整成本;
为第n个场景下第s种设备在t时刻的调整功率大小;T为日前调度总时间尺度,N为总场景个数;
式(23)中,内部max‑min问题的具体含义为:当微网各分布式能源设备于再调度阶段总调整成本最小时,求解风光荷场景的最恶劣概率分布;外部min问题的具体含义为:求解在最恶劣风光荷场景概率分布下总成本最小的微网调度方案;
①所述购能成本为:
式中, 和λt分别为t时刻微网购电、售电及购气价格; 和 分别为t时刻微网购电量、售电量及购气量;Δt为日前调度分度值;
②所述环境排放治理成本为:
式中,γgrid、γgt和γgb分别为电网、燃气轮机及燃气锅炉的二氧化碳排放系数;ε为二氧化碳治理成本系数; 代表t时刻燃气轮机的产电量; 代表t时刻燃气轮机的产热量;
③所述设备运行维护成本为:
式中,i表示燃气锅炉、燃气轮机及电转气设备;j表示蓄电池、储热罐及储气罐设备;μ和ν分别为第i种能量耦合设备及第j种储能设备的维护成本;Pt,i为第i种能量耦合设备t时刻出力; 和 分别为第j种储能设备t时刻的充能量及放能量;
(2)在进行优化调度时,微网系统不仅需要满足所述微网系统模型的设备运行约束、能量上下限约束、容量约束,还需要满足能量平衡约束,场景概率分布约束:①所述能量平衡约束为:
式中, 代表t时刻微网购电量; 代表t时刻微网售电量; 代表t时刻微网购气量; 代表t时刻风机预测出力; 代表t时刻微网电负荷; 代表t时刻微网热负荷;
代表t时刻微网气负荷; 代表t时刻燃气轮机的产电量; 代表t时刻燃气轮机的产热量; 代表t时刻燃气轮机消耗的天然气体积; 代表t时刻电转气设备的产气体积;
代表电转气设备t时刻消耗的电能; 代表t时刻燃气锅炉消耗的天然气体积; 代表t时刻燃气轮机的产热量; 和 分别为t时刻蓄电池充电量和放电量; 和 分别为t时刻储热罐充热量和放热量; 和 分别为t时刻储气罐充气量和放气量;
②所述场景概率分布约束是由1‑范数条件和∞‑范数条件组成的综合范数约束Ω,具体为:式中,pn为第n个具体风光荷场景的概率期望值;p0,n为风光荷场景的历史场景经过削减后的初始概率分布值,θ1为1‑范数条件的实际场景概率允许偏差值;θ∞为∞‑范数条件下的实际场景概率允许偏差值;
式(30)中,pn满足置信集:
其中,Pr表示置信度,N为总场景个数;M为历史场景个数;
令式(31)两式右侧置信度分别为设定参数α1和α∞,则有:利用列约束生成算法对日前两阶段分布鲁棒优化调度模型进行求解,得到微网的日前调度计划。
4.根据权利要求1或3所述的考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,日前调度总时间尺度为24h,日前调度分度值为1h。
5.根据权利要求1所述的考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,所述日内滚动优化调度模型,包括:以各储能设备的启停惩罚成本最小为目标函数,并将联络线功率波动和储能量调整量作为罚函数加入目标函数中:式(33)中,L为每个日内优化调度的起始时刻;ΔL为日内优化调度分度值;D为日内调度周期个数;Pbuy,dh(t)与Pbuy(t)分别表示微网日前计划和日内计划的联络线功率;In,dh(t)与In(t)为0‑1变量,表示第n个储能设备日前计划和日内计划t时刻的启停状态;Cn为第n个储能设备的启停变化惩罚成本;Wn,dh(t)与Wn(t)分别第n个储能设备日前计划和日内计划t时刻的储能量;σ和 分别为联络线功率和储能量变化惩罚系数。
6.根据权利要求1或5所述的考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,日内滚动优化调度时间尺度为4h,日内优化调度分度值为15min。
7.根据权利要求1所述的考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度方法,其特征在于,实时调整优化调度控制时域为15min,实时调整优化调度分度值为5min。
8.一种考虑源荷不确定性的微网多时间尺度能量调度装置,其特征在于,包括处理器及存储介质;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
9.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。