基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

发布时间：2019-12-01 14:33

【摘要】：微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。
【图文】：

框架图,协调优化,多时间尺度,框架

猓嘤闩玫乇Ｕ狭四Ｐ颓蠼獾?快速性和求解精度，除此之外，文中所提出的基于MPC的日内滚动优化策略，既考虑了日内联络线功率跟踪日前计划值的优化目标，也统筹兼顾了日内储能SOC跟踪日前计划值的需求，从而确保储能系统在日内调度中发挥“削峰填谷”作用，且满足日运行能量平衡的约束。1多时间尺度协调优化调度框架为实现基于微电网的间歇性分布式电源的有效消纳，根据分布式可再生能源功率预测误差随预测时间尺度缩短而不断降低的特点，本文将微电网的优化调度分为日前调度和日内滚动校正两个阶段进行，给出一种如图1所示的多时间尺度协调优化调度框架。图1微电网多时间尺度协调优化调度框架Fig．1Coordinatedoptimaldispatchframeworkofmicrogridundermulti-timescale如图1所示，日前调度阶段，微电网基于可再生能源的日前预测功率值，并综合考虑各微电源的技术特性，储能设备的剩余容量、使用寿命及市场电价价格，以系统运行成本最低为目标，优化调度各微电源的出力、储能设备的充放电功率，以及联络线交换功率，制定下一日每一小时的基本发电计划，并将该发电计划提前下达。日内调度阶段将遵照日前调度计划对网内各机组及储能设备的充放电状态进行管理。日内调度阶段，为尽量消除日前预测误差过大造成的日内实际计划偏离现象，日内计划以5min为周期进行滚动修正，且每次滚动优化中均考虑当前时间断面向后一段时间窗内的超短期可再生能源与负荷功率预测信息，在不改变日前计划中机组启停和储能充放电状态，且满足网络安全运行约束的前提下，，基于MPC优化求取该时间窗内的所有机组修正计划，在该时间断面仅下发向后一个时间周期的修正计划，在下一个调度周期到来时，再重复上述过程，并采样实时的机组运行状态进行反馈

滚动时域,思想,储能,剩余容量

街?Pmaxch和Pmaxdis分别为储能充、放电功率的最大值。2)储能单元剩余容量约束:SminB≤StB≤SmaxB(10)式中:SmaxB和SminB分别为储能单元SOC的上下限幅值。3)由于微电网的调度会呈现一定的周期性，为保证储能系统满足下一天的运行，储能单元运行调度末时段的剩余容量应等于起始时刻的剩余容量:St=0B=St=TB(11)2．2日内滚动优化调度2．2．1MPC算法MPC是一种基于模型的闭环优化控制方法，其算法的核心思想是滚动时域(recedinghorizon)策略，如图2所示。图2MPC滚动时域思想Fig．2ＲecedinghorizonofMPC9肖浩，等基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

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