[发明专利]一种用于最优电力调度和电压控制的微电网多层控制系统

说明书

一种用于最优电力调度和电压控制的微电网多层控制系统，包括调度层、执行层和调整层；调度层包括微电网运行成本的最小化以及产生的二氧化碳排放量，并为接下来的24小时提供功率参考；在执行层，将执行交流潮流计算，以获得不同微电网母线的电压幅值的初始值；调整层通过调整微电网分布式能源提供的功率，将电压保持在预先指定的范围内，根据电压偏差、分布式发电机组在网络中的位置及其与发生电压偏差母线的距离，将为相关发电机组提供适当的动态增益，更新后的设置然后被反馈到调度层，调度层执行新的优化，并在DER单元之间重新分配调整后的参考设置点。本发明在保证微网内电压在约束范围内的同时，实现了系统运行成本和碳排放的最小化。

技术领域

本发明涉及一种用于最优电力调度和电压控制的微电网多层控制系统。

背景技术

分布式能源在未来能源领域中扮演着重要角色。这些技术目前处于不同的发展阶段，将我们推向一个更加分散的能源世界。燃料电池、风机、光伏或柴油发电机等分布式能源正在快速部署。以广泛、高效和经济的方式部署分布式能源需要先进的控制策略，并且可以帮助配电网向更智能的电网发展。智能微电网可以支持提高主电网环境有效性和恢复能力的趋势。微电网是主电网的子系统，主电网由(可控)负载和包含可调度电源、可再生能源以及分布储能设备的分布式电源组成。微电网可以并网运行或者离网运行。由于微电网架构可以定期改变，为了提高其可伸缩性的潜力，控制策略应该以即插即用的方式实现。

目前也有一些学者对微电网的分层控制策略进行了研究，但在这些研究中所提策略只针对微网并网运行和孤岛运行其中一个。同时，未全面考虑微网的经济性和对环境的影响。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提出了一种同时适用于并网运行和孤岛运行的以微网运行成本和碳排放量最小为优化目标的多层控制系统，在保证系统稳定运行(电压在约束范围内)的同时，提前确定了微电网内各控制单位的运行状态，实现了微电网运行成本以及碳排放的最小化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于最优电力调度和电压控制的微电网多层控制系统，包括调度层、执行层和调整层；所述调度层为微电网多层控制的最高层，执行提前一天的机组组合策略，包括同时优化燃料成本和本地发电机的二氧化碳排放；

目标函数为：

Min(C_G(P_G),_εG(P_G)) (1)

其中，C_G(P_G)和_εG(P_G)分别代表微电网发电机组的运行成本和二氧化碳排放量，P_G为微电网发电机组有功功率，两者都应该在变量PG上最小化；燃料成本函数描述了运行发电机产生单位功率所需成本；燃料成本模型为二次模型，它将燃料成本描述为发电机有功功率输出的二次函数，因此，这些发电机组在调度时间范围内的运行成本表示如下：

其中，a_j、b_j和c_j为发电机组的燃料成本系数；N为总时间步长；N_gen为微网内发电机组总数；i为第i个时刻；j为第j个发电机组；运行成本单位为$/h；碳排放函数模型的形式取决于污染物的类型；燃料发电的碳排放直接与燃料的消耗总量相关联，通过二次燃料消耗曲线来表示，因此二氧化碳的排放量表示为发电机有功功率输出的二次函数：

其中d_j，e_j和f_j为发电机组的碳排放量系数；排放量的单位为kg/h；

式(1)中目标函数受潮流和系统性能要求约束，第一个约束是各发电机组发电功率之和必须等于微电网内的实际耗电量，表示为：