并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法及装置与流程

本技术涉及微电网能量管理，特别涉及一种并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法及装置。

背景技术：

1、在商业楼宇领域，分布式光伏、风机、小型燃机与电化学储能正逐步接入楼内配电系统，旨在降低电费并在停电或电网波动时维持关键负荷供给。

2、相关技术中，面向商用建筑的并网可重构交直流混合微电网能量管理框架在硬件层面预设一组可切换运行模式，涵盖离网混合、并网混合、仅ac/dc运行及向电网售电等十余种配置，由建筑负荷与可再生出力预测触发模式启停，配合并网开关与ac/dc变换器的通断组合实现电能方向性流动。在控制优化层面，采用两阶段能量管理，先以降低电费并提高可靠性为双目标，结合短期预测运用多目标粒子群等启发式算法在多模式间择优，再将策略细化为储能、机组与变换器的功率参考及开关序列。

3、然而，相关技术仍存在明显不足：其一，缺少将离网/并网/售电与互济等多情形同时纳入同一ems并行权衡的系统化处理，未将可再生与储能的协同效益及可靠性约束在预测驱动下一体化建模，部分研究采用简化成本函数或忽略可靠性，仅按小时粒度调度，预测精度与可行域受限。其二，相关技术的两阶段方法多以历史数据离线验证为主，对模式切换的动态与过渡过程考虑不足，频繁重构场景下切换损耗、切换频率与稳态恢复时间未被充分计入，部分控制链路还因多级能量变换引入附加损耗，亟待解决。

技术实现思路

1、本技术提供一种并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法及装置，以解决微电网模式切换频繁、过渡损耗高、成本与可靠性难协同优化等问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法，包括以下步骤：

3、采集目标建筑的当前能量预测数据；

4、基于预设的微电网约束条件，根据所述当前能量预测数据确定所述目标建筑内至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值；

5、根据所述至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值确定每个可调设备的初始控制指令，并对所述每个可调设备的初始控制指令进行预处理得到每个可调设备的最终控制指令，并根据所述每个可调设备的初始控制指令对对应的可调设备的控制器进行能量管理。

6、可选地，所述预设的微电网约束条件包括微电网的至少一个候选模式、交流母线功率平衡约束和直流母线功率平衡约束，所述基于预设的微电网约束条件，根据所述当前能量预测数据确定所述目标建筑内至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值，包括：

7、基于所述微电网的至少一个候选模式、交流母线功率平衡约束和直流母线功率平衡约束，建立所述目标时域的总目标函数；

8、以所述总目标函数最小化为目标，根据所述当前能量预测数据确定所述目标建筑内至少一个可调设备在所述目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值。

9、可选地，所述总目标函数为：

10、；

11、其中，为时间索引，为时间步长，为分时购电价格，为电网购电功率，为上网电价，为电网售电功率，为常备机组的启停状态变量，、和为所述常备机组的燃料成本系数，为常备机组出力，为储能系统的退化成本系数，为所述储能系统的充电退化权重系数，为所述储能系统的充电功率，为所述储能系统的充电退化权重系数和放电退化权重系数，为所述储能系统的放电功率，为模式切换代价系数，为模式切换指示变量，为未供能惩罚系数，为所述交流母线功率平衡约束中引入的未供能松弛变量，为所述直流母线功率平衡约束中引入的未供能松弛变量，为需量电价系数，为月内峰值变量，为所述常备机组的启动成本系数，为所述常备机组的启动触发变量，为所述常备机组的停机成本系数，为所述常备机组的停机触发变量。

12、可选地，所述交流母线功率平衡约束为：

13、；

14、其中，为电网购电功率，为电网售电功率，为常备机组出力，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧变换效率，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧功率，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧变换效率，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧功率，为所述预测数据中的交流负荷预测值，为所述交流母线功率平衡约束的未供能松弛变量，为所述并网变流器的损耗函数。

15、可选地，所述直流母线功率平衡约束为：

16、；

17、其中，为所述预测数据中的光伏发电预测值，为所述预测数据中的风机发电预测值，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧变换效率，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧功率，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧变换效率，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧功率，为储能系统的充电效率，为所述储能系统的充电功率，为所述储能系统的放电效率，为所述储能系统的放电功率，为所述预测数据中的直流负荷预测值，为所述直流母线功率平衡约束的未供能松弛变量，为所述交直流耦合器的损耗函数。

18、本技术第二方面实施例提供一种并网可重构交直流混合微电网的能量管理装置，包括：

19、采集模块，用于采集目标建筑的当前能量预测数据；

20、确定模块，用于基于预设的微电网约束条件，根据所述当前能量预测数据确定所述目标建筑内至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值；

21、管理模块，用于根据所述至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值确定每个可调设备的初始控制指令，并对所述每个可调设备的初始控制指令进行预处理得到每个可调设备的最终控制指令，并根据所述每个可调设备的初始控制指令对对应的可调设备的控制器进行能量管理。

22、可选地，所述预设的微电网约束条件包括微电网的至少一个候选模式、交流母线功率平衡约束和直流母线功率平衡约束，所述确定模块，具体用于：

23、基于所述微电网的至少一个候选模式、交流母线功率平衡约束和直流母线功率平衡约束，建立所述目标时域的总目标函数；

24、以所述总目标函数最小化为目标，根据所述当前能量预测数据确定所述目标建筑内至少一个可调设备在所述目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值。

25、可选地，所述总目标函数为：

26、；

27、其中，为时间索引，为时间步长，为分时购电价格，为电网购电功率，为上网电价，为电网售电功率，为常备机组的启停状态变量，、和为所述常备机组的燃料成本系数，为常备机组出力，为储能系统的退化成本系数，为所述储能系统的充电退化权重系数，为所述储能系统的充电功率，为所述储能系统的充电退化权重系数和放电退化权重系数，为所述储能系统的放电功率，为模式切换代价系数，为模式切换指示变量，为未供能惩罚系数，为所述交流母线功率平衡约束中引入的未供能松弛变量，为所述直流母线功率平衡约束中引入的未供能松弛变量，为需量电价系数，为月内峰值变量，为所述常备机组的启动成本系数，为所述常备机组的启动触发变量，为所述常备机组的停机成本系数，为所述常备机组的停机触发变量。

28、可选地，所述交流母线功率平衡约束为：

29、；

30、其中，为电网购电功率，为电网售电功率，为常备机组出力，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧变换效率，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧功率，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧变换效率，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧功率，为所述预测数据中的交流负荷预测值，为所述交流母线功率平衡约束的未供能松弛变量，为所述并网变流器的损耗函数。

31、可选地，所述直流母线功率平衡约束为：

32、；

33、其中，为所述预测数据中的光伏发电预测值，为所述预测数据中的风机发电预测值，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧变换效率，为所述交直流耦合器的交流侧至直流侧功率，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧变换效率，为所述交直流耦合器的直流侧至交流侧功率，为储能系统的充电效率，为所述储能系统的充电功率，为所述储能系统的放电效率，为所述储能系统的放电功率，为所述预测数据中的直流负荷预测值，为所述直流母线功率平衡约束的未供能松弛变量，为所述交直流耦合器的损耗函数。

34、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行如上述实施例所述的并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法。

35、本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法。

36、本技术第五方面实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的并网可重构交直流混合微电网的能量管理方法。

37、由此，本技术实施例采集目标建筑的当前能量预测数据；基于预设的微电网约束条件，根据当前能量预测数据确定目标建筑内至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值；根据至少一个可调设备在目标时域的最优功率参考值、最优模式切换指示变量值和最优未供能松弛变量值确定每个可调设备的初始控制指令，并对每个可调设备的初始控制指令进行预处理得到每个可调设备的最终控制指令，并根据每个可调设备的初始控制指令对对应的可调设备的控制器进行能量管理。由此，解决了微电网模式切换频繁、过渡损耗高、成本与可靠性难协同优化等问题。

38、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。