[发明专利]计及需求响应的多时间尺度微网能量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微网能量的协调控制方法，属于微电网控制技术领域。

背景技术

广义上说，需求响应（DR）可以定义为：电力市场中的用户针对市场价格信号或者激励机制做出响应，并改变正常电力消费模式的市场参与行为。与有序用电的强制限电拉闸来保证电力系统安全运行的做法不同的是，需求响应力争在对工农业生产和居民舒适度影响降到最低的前提下来有效的控制负荷，并适当的采取一系列补偿措施激励用户，使其主动积极响应控制策略。智能电网的发展推动了需求响应的实施，使得需求响应的受众面得到了很大的扩展，而不在局限于高负荷的工业用户。有关资料显示，面向中小用户甚至扩展到某些用电设备的调度比发电设备更加灵活，将是未来智能电网发展过程中一个重要特点，也是为了消纳可再生能源所采取的必要手段，所以把需求响应资源纳入到微网能量管理的范畴，与分布式电源调度相配合是优化管理的一个重要手段。

根据美国能源部的研究报告，可以按照用户不同的响应方式将电力市场下的DR划分为以下2种类型：基于价格的DR(price-based DR)和基于激励的DR(incentive-based DR)。

基于价格的DR是指用户响应零售电价的变化并相应地调整用电需求，包括分时电价(TOU—time-of-use pricing)、实时电价(RTP—real-time pricing)和尖峰电价(CPP—critical peak pricing)等。用户通过能量管理系统的经济决策过程，将用电时段调整到低电价时段，并在高电价时段减少用电，来实现减少电费支出的目的。参与此类DR项目的用户可以与DR实施机构签订相关的定价合同，但用户在进行负荷调整时是完全自愿的，所以此类需求响应是电网不可调度的负荷资源。

分布式电源是一种可利用多种发电资源的发电形式，如天然气、氢气、太阳能、风能等具有环境友好特性的能源。按发电能源是否可再生将分布式电源分为两类：一类称为利用可再生能源的分布式电源，主要包括太阳能光伏、风能、地热能、海洋能等发电形式；另一类称为利用不可再生能源的分布式电源，主要包括内燃机、热电联产、燃动机、微型燃气轮机、燃料电池等发电形式。

现有技术中，微网的能量管理只考虑分布式电源，虽然能达到能量优化，但是由于分布式发电的间歇性、不连续性，主电网为了维持电网的安全稳定运行，需为之准备大量低效而高成本的调频和备用容量，反而损失了经济性和环境效益；

现有的微电网能量管理只考虑了单一时间尺度上的能量优化，没有实现整个调度过程中，多时间尺度上的优化协调。而由于分布式电源的发电状态随机性很强，能量管理计划需要经常调整，以往单一时间尺度的优化并不能保证能量管理的经济性；

现有的微电网能量管理研究没有考虑微电源的发电特性、负荷的用电特性、储能设备的充放电特性，没有针对微电网发展初期的特点进行能量管理优化。

微网能量管理系统良好运行，必须有完善的控制方案支持，当负荷或网络结构发生变化时，需对微网中各分布式电源、储能装置及负荷实现协调控制，保持电压频率稳定。在充分借鉴现有EMS研究成果基础之上，为充分发挥各种分布式能源的效益以及实现微网系统的高效、经济、安全、可靠运行，本专利设计了微电网发展初期的能量管理系统（microgrid energy management system，MGEMS）能量优化的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，根据微电网发展初期的特点，提出从日前调度到超短期调度的多时间尺度下，需求响应资源和分布式电源共同参与的基于单目标的微网能量控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种计及需求响应的多时间尺度微网能量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：利用微网能量管理系统进行以下控制：

1)日前调度控制方法：

11)调度风力发电资源，在风力发电量占微电网总需求容量的比例不超过设定值的条件下，风力发电量全额上网，否则超出容量按发电价格从低到高的顺序依次切断风力发电机组直至满足设定值要求；

12)调度光伏发电，如果满足电网运行约束，则全额上网，否则按发电价格从低到高的顺序，以汇流的集电线路为单位依次切断光伏发电模块直至满足电网运行约束；

13)调度微型燃气轮机发电机，以冷/热负荷需求量确定发电量；

14)调度柴油机，以柴油发电机最佳运行点确定调度容量；

15)可中断负荷容量和大电网容量根据目标函数采取竞价上网的方式利用遗传算法进行能量优化控制；