[发明专利]微网运行成本最小化的控制处理方法与装置

说明书

本发明公开一种微网运行成本最小化的控制处理方法与装置，使被控后的整个微网系统整体运行成本达到最小，主要表现在储能设备寿命可以最大限度被延长。方法包括：S1、将离网状态下的微网场景建模成一个用随机微分方程表示的控制系统，以及一个目标函数，其中，控制器设置在微机上，所述目标函数指微网整体运行成本，包括储能设备的损耗及所述控制器导致的能量消耗；S2、根据所述随机微分方程，求解最优控制器，其中，该最优控制器使目标函数取值最小化；S3、将该最优控制器通过信号的方式输入微网。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种微网运行成本最小化的控制处理方法与装置。

背景技术

微电网，也被称为微网。一般意义上，微网由分布式电源，分布式储能设备，和负载等配套设备组成，是一个小型发配电系统。微网可以与外部大电网并网运行，也可以单独运行。近十年来，在智能电网以及能源互联网的概念被提出后，针对微网的研究一直非常受关注。结合目前全球倡导的能源互联网的理念，在使用清洁能源的前提下，分布式发电主要来源于分布式风力发电机(简称风机)，分布式光伏发电机(简称光伏)，分布式微型燃气轮机(简称微机)，等等。分布式储能设备主要采用分布式电池储能(简称电池)和分布式飞轮储能(简称飞轮)。负载部分视实际情况而定。在一个微网内，很可能包含常规负载，敏感负载，超大功率负载，等等。在分布式电源中，风机和光伏的发电主要取决于天气和气候的状况。如果风力强大，且风向适合风机，则风机发电可以达到最大效率；如果太阳光照强度和角度适合光伏，则光伏发电可以达到最大效率。

我们考虑一个离网状态下的微网，即它不与主干网相连。电能在此微网内可以实现自我生产和自我消纳。我们假设在此微网内，储能设备仅为电池。仅采用电池的假设具有十分显著的现实意义，尤其在小范围内的微网中。一个微网内的电能传输策略如下：如果分布式电源发电有富余，多余的电能可以被储存进储能设备；如果分布式电源发电不足，电池可以被用来释放存储的电能供微网内负载使用。值得关注的是，在具体什么状态下，电能需要被存储进储能设备，以及具体在什么条件下，电能需要从储能设备中释放出来，这些都是值得思考与探索的问题。对此，我们需要一个精确的控制器来实现自动控制。其中很大的一个原因在于，某些储能设备的寿命有限。以电池为例，它的暂态工作模式主要是吸纳电源与负荷之间的功率差。根据目前储能设备相关理论及技术，如果电源与负荷之间存在较大的功率差异，瞬时的大功率差会对电池造成较大的负面影响，且这个影响是不可逆的，即会对电池本身造成一定程度的损伤。另外，电池的使用次数是有上限的。如果充放电达到一定数量级以后，电池就必须报废。那么，在微网可以满足电能自给自足的前提下，尽可能较少次数地使用到电池，且确保电池工作时功率输出或输入不要过高，就可以减少电池的损耗。换言之，我们要解决的问题就在于，要设计一种什么控制器，在微网的哪个设备上设置这个控制器，才可以使电池的寿命得到最大程度的延长，同时又不影响微网的正常运行。另外，需要设计的控制器在确保储能设备合理利用的前提下，也要尽可能使其付出的代价最小，由于施加的控制器本身会对微网运行带来部分损耗。目前在针对微网的相关研究中，尚未发现针对这类标准和要求研发的控制器相关发明设计。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种微网运行成本最小化的控制处理方法与装置，目的是通过一系列数学方法，将离网状态下的微网场景建模成一个用随机微分方程表示的控制系统，以及一个目标函数，并针对上述综合数学模型，发明设计一种系统最优控制器，使得目标函数被最小化。这里，目标函数指的是整个微网内的主要运行成本和损耗，主要体现在电池本身的损耗，以及考虑了施加的控制器对系统带来的运行成本。本发明设计的控制器被设置在微机上，被控后的整个微网系统可以实现整体运行成本最小，运行方式最合理，主要表现在储能设备的使用寿命可以被最大限度地延长。

一方面，本发明实施例提出一种微网运行成本最小化的控制处理方法，包括：

S1、将离网状态下的微网场景建模成一个用随机微分方程表示的控制系统，以及一个目标函数，其中，控制器设置在微机上，所述目标函数指微网整体运行成本，包括储能设备的损耗及所述控制器导致的能量消耗；