一种含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法

1.本发明涉及的孤岛微电网经济调度方法，尤其涉及一种含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法。


背景技术：

2.随着可再生能源和分布式发电不断接入电网，电能质量和供电的可靠性受到了人们的广泛关注。微电网作为一种有效的消纳方式，实现了对负荷多种能源形式的高可靠供给，使得分布式电源的接入更加灵活高效。微电网通常是由微电源、储能单元以及用电负荷等组成的具备自我控制和自我能量管理的自治系统，可以在网内实现发、配、用自给自足的运营模式，还可以在并网运行，孤岛运行两种模式下灵活切换。
3.针对包含多种类型负荷的孤岛微电网，考虑多种负荷资源优化分配对微电网经济优化的影响，可以解决难以兼顾多种类型负荷的不同用电需求和可再生能源的弃风弃光操作的问题。同时，目前针对包含可再生能源、传统能源、蓄电池、重要负荷、可转移负荷、可中断负荷的微电网能量管理通常存在计算复杂度较高，计算时间较长的技术问题。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明目的是提供一种含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括以下步骤，
8.构建含多种类型负荷的孤岛微电网模型，描述优化问题；
9.第一阶段，第一阶段，基于供电缺口增广状态模型进行实时跟踪及供电功率缺口值的计算；以及，
10.第二阶段，将第一阶段计算的供电缺口值通过静态优化分配给可转移负荷用电转移量、可中断负荷的运行状态和弃风弃光量，即可获得多种负荷的分配方案和可再生能源弃风弃光量。
11.作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：所述含多种类型负荷孤岛微电网模型具体包括通过将重要负荷、可转移负荷、可中断负荷和弃风弃光量归一化成供电缺口量或溢出量，建立由荷电状态和供电缺口等增广状态形成的动态模型。
12.作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：所述第一阶段包括以实时跟踪用户负荷和最小化微电网各设备运行总成本为
综合目标，通过采用预测控制思想，动态优化微电网系统各设备的运行总成本，优选出传统能源发电量、蓄电池充放电量，且显式地计算出微电网的供电功率缺口值所述第一阶段包括以实时跟踪用户负荷和最小化微电网各设备运行总成本为综合目标，通过采用预测控制思想，动态优化微电网系统各设备的运行总成本，优选出传统能源发电量、蓄电池充放电量，且显式地计算出微电网的供电功率缺口值。
13.作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：如权利要求3所述的含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法，其特征在于：含多种类型负荷的孤岛微电网各单元模型如下：规定：
14.emt(t)：t时刻传统能源的发电功率；
15.eb(t)：t时刻蓄电池的充放电功率；
16.ub(t)：t时刻蓄电池的充放电状态，ub(t)＝1时表示充电，ub(t)＝0时表示放电；
17.eimpt(t)：t时刻重要负荷的用电需求量；
18.eint(t)：t时刻可中断负荷的用电需求量；
19.umt(t)：t时刻传统能源发电机组的启停状态，umt(t)＝1时表示开机状态，umt(t)＝0时表示停机状态；
20.uint(t)：t时刻可中断负荷的运行状态，uint(t)＝1时表示正常运行，uint(t)＝0时表示中断运行；
21.eshft(t)：t时刻可转移负荷的用电需求量；
22.eshftnum(t)：t时刻可转移负荷的用电转移量；
23.erenew(t)：t时刻可再生能源的供电输出预测值；
24.espill(t)：t时刻可再生能源的弃风弃光量；
25.egap(t)：：t时刻微电网内部的供电缺口；
26.可再生能源供电
27.弃风弃光量espill(t)的变化范围为：
28.0≤e
spill
(t)≤e
renew
(t)
29.出于资源利用角度考虑，对于可再生能源，主要惩罚弃风弃光行为，因此在此采取弃风弃光成本作为可再生能源供电成本，具体如下：
30.c
spill
(t)＝k
spillespill
(t)
31.其中：k
spill
为折算后的弃风弃光单位惩罚成本系数；
32.可控发电机组供电
33.实际运行中，燃气轮机或柴油发电机的发电功率均有上下限，且满足一定的爬坡率，其约束为：
34.u
mtemt,min
≤e
mt
(t)≤u
mtemt,max
35.δe
mt,min
≤δe
mt
(t)≤δe
mt,max
36.式中：emt,min(t)和emt,max(t)分别为传统能源发电功率的下限和上限，u
mt
(t)为启停机状态，δemt(t)为t时刻传统能源发电功率的爬坡率，δemt,min和δemt,max分别为传统能源发电功率爬坡率的下限和上限，
37.传统能源发电成本与机组出力之间函数关系为
38.c
mt1
(t)＝kq(e
mt
(t))2 k
lemt
(t) kce
mt
(t)
39.其中：kq为二次项成本系数，k
l
为一次项成本系数，kc为常数项成本系数。
40.传统能源发电机组启停成本
41.c
mt2
(t)＝k
sumt
(t)(1-u
mt
(t-1)) kd(1-u
mt
(t))u
mt
(t-1)
42.其中：ks、kd分别为启停机成本；
43.蓄电池
44.t时刻蓄电池的荷电状态记为s(t)，则蓄电池的荷电状态模型为：
[0045][0046]
eb(t)＝ed(t)-ec(t)
[0047]smin
≤s(t)≤s
max
[0048]
ub(t)e
c,min
≤ec(t)≤ub(t)e
c,max
[0049]
(1-ub(t))e
d,min
≤ed(t)≤(1-ub(t))e
d,max
[0050]
式中:δ为蓄电池的自放电率，ec(t)和ed(t)分别为t时刻蓄电池的充电和放电功率，ηc和ηd分别为蓄电池充电和放电效率，smin和smax分别为蓄电池荷电状态的约束下限和上限，ec,min和ec,max分别为蓄电池充电功率的约束下限和上限，ed,min和ed,max分别为蓄电池放电功率的约束下限和上限；
[0051]
为保证蓄电池每天优化运行过程的可持续性及蓄电池运行的经济性，蓄电池的荷电状态s(t)在每一迭代优化过程0时需要回到初始荷电状态s0，且满足蓄电池初始时刻和终端时刻的状态一致，即：
[0052]s0时
＝s0
[0053]
s0＝s
end
[0054]
蓄电池的运维成本与充放电功率关系为：
[0055]
cb(t)＝kb(ηcec(t) ed(t)/ηd)
[0056]
其中：kb为折算后的单位充放电成本；
[0057]
记eref(t)为t时刻用户负荷需求的用电功率，微电网的总用户负荷包括重要负荷、可转移负荷和可中断负荷，满足如下方程：
[0058]eref
(t)＝e
impt
(t) e
shft
(t) e
int
(t)
[0059]
可转移负荷满足如下两个约束条件：1)在一个周期内，用户总用电量不变，即转入负荷量和转出负荷量需达到平衡；2)可转移负荷存在一定的不可控的基础负荷，只有部分负荷可以调控，即用电调节量eshftnum(t)有一定的限制；
[0060][0061]eshftnum,min
≤e
shftnum
(t)≤e
shftnum,max
[0062]
式中：eshftnum,min和eshftnum,max分别为可转移负荷用电转移量的下限和上限；
[0063]
当负荷转移或中断时将改变用电计划，微电网需要给予适当补偿，产生负荷转移成本：
[0064]cshft
(t)＝k4|e
shftnum
(t)|
[0065]
和负荷中断成本：
[0066]cint
(t)＝k5(1-u
int
(t))e
int
(t)。
[0067]
作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：所述构建含多种类型负荷的孤岛微电网模型中，微电网优化问题的经济目标函数为：
[0068][0069]
作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：所述构建含多种类型负荷的孤岛微电网模型中，建立由荷电状态和供电缺口等增广状态形成的动态模型；考虑微电网的总发电量包括可再生能源发电、传统能源发电和蓄电池充放电；记e(t)为t时刻微电网的总发电量，满足如下方程：
[0070]
e(t)＝e
mt
(t) eb(t) e
renew
(t)
[0071]
定义t时刻微电网的供电缺口egap(t)为用户负荷和微电网总发电量的差值，即：
[0072]egap
(t)＝e
ref
(t)-e(t)
[0073]
随后，建立供电缺口egap(t)的增量动态模型：
[0074]
在t 1时刻，根据供电缺口egap(t)和总发电量e(t)的表达式可知
[0075]egap
(t 1)＝e
ref
(t 1)-e(t 1)
[0076]
e(t 1)＝e
mt
(t 1) eb(t 1) e
renew
(t 1)
[0077]
故
[0078]egap
(t 1)-e
gap
(t)＝[e
ref
(t 1)-e
ref
(t)]-[e(t 1)-e(t)]
[0079]
e(t 1)-e(t)＝e
mt
(t 1)-e
mt
(t) eb(t 1)-eb(t) e
renew
(t 1)-e
renew
(t)
[0080]
定义传统能源发电增量、蓄电池充放电增量、可再生能源发电增量、用户负荷增量分别为：
[0081]
δe
mt
(t)＝e
mt
(t 1)-e
mt
(t)
[0082]
δeb(t)＝eb(t 1)-eb(t)
[0083]
δe
renew
(t)＝e
renew
(t 1)-e
renew
(t)
[0084]
δe
ref
(t)＝e
ref
(t 1)-e
ref
(t)
[0085]
对上述六式加以整合，可得微电网供电缺口增量动态模型：
[0086]egap
(t 1)＝e
gap
(t) δe
ref
(t)-(δe
mt
(t) δeb(t) δe
renew
(t))。
[0087]
作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：所述第一阶段中，设计供电缺口增广状态模型，并在微电网原性能指标中引入缺口量经济成本作为惩罚项构造新的性能指标，以此为基础设计经济调度优化策略，求解优化调度方案，首先将微电网原经济目标函数即(*)式转化为两阶段目标函数，分别为发电单元调度的性能指标：
[0088][0089]
以及负荷调度的性能指标：
[0090][0091]
可进一步将微电网发电单元调度的性能指标转化如下：
[0092][0093]
其中，r1为微电网的供电缺口成本惩罚系数。
[0094]
为消除上式中的绝对值项，本文引入辅助变量egap1(t)、egap2(t)，通过辅助约束条件
[0095]egap
(t) e
gap1
(t)-e
gap2
(t)＝0,t＝1,2,
…
,t
[0096]egap1
(t)≥0，e
gap2
(t)≥0
[0097]
可将该式转化为如下线性形式：
[0098][0099]
综上，微电网的发电单元优化调度问题目标函数可描述为：
[0100][0101]
由于微电网运行中需要满足各单元的运行约束条件，其中包含储能动态方程，故该发电单元优化调度问题属于动态优化问题。
[0102]
作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：所述第二阶段中，第二阶段负荷调度。考虑微电网发电单元和用户负荷之间的供需平衡等式为：
[0103]
e(t)-e
spill
(t)＝e
impt
(t) u
int
(t)e
int
(t) e
shft
(t) e
shftnum
(t)
[0104]
其中公式左侧项代表微电网执行弃风弃光操作(若无弃风弃光操作，则espill(t)＝0即可)时的微电网实际发电量，右侧代表执行负荷中断和负荷转移时微电网的实际用电量。将所述步骤s1中得出的
[0105]egap
(t)＝e
ref
(t)-e(t)
[0106]
代入该供需平衡等式可得：
[0107][0108]
微电网内包含可转移负荷时，微电网可灵活调整可转移负荷的用电计划；然而，可转移负荷由于自身提前用电或者延时用电对用户负荷造成不便，因此，微电网需要给予用户适当的补偿，t时段所需付出的用电转移成本cshft(t)在所述含多种类型负荷的孤岛微电网模型，描述优化问题中已经给出，为方便起见，展示如下：
[0109]cshft
(t)＝r4|e
shftnum
(t)|
[0110]
为了消除上式中的绝对值项，引入辅助变量eshftnum1(t)、eshftnum2(t)，通过辅
助约束条件
[0111]eshftnum
(t) e
shftnum1
(t)-e
shftnum2
(t)＝0
[0112]eshftnum1
(t)≥0，e
shftnum2
(t)≥0
[0113]
可将其化为如下线性形式：
[0114]cshft
(t)＝r4(e
shftnum1
(t) e
shftnum2
(t))
[0115]
综上，微电网负荷调度问题可转化为：
[0116][0117]
在上式的负荷调度优化问题中，不含储能动态方程表达式，属于静态优化问题，求解此静态优化问题，即可获得多种负荷的分配方案和可再生能源弃风弃光量。
[0118]
作为本发明所述含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的一种优选方案，其中：通过第一阶段发电单元优化调度，优选出传统能源出力e
mt
(t)，蓄电池充放电状态ub(t)、蓄电池充放电功率eb(t)、供电缺口值e
gap
(t)等变量的最优值，分别标记为随后参照优化解的指导执行传统能源出力，蓄电池充放电状态及充放电功率；并根据缺口数值是否为0分类操作：
[0119]
若则无需进行第二阶段优化，直接赋值可转移负荷的用电转移量eshftnum(t)＝0、可中断负荷的运行状态uint(t)＝1、弃风弃光量espill(t)＝0；
[0120]
如果则还需要进一步采取负荷调度，对缺口值在可转移负荷的用电转移量eshftnum(t)、可中断负荷的运行状态uint(t)、弃风弃光量espill(t)之间进行分配。
[0121]
本发明的有益效果：第一阶段实时跟踪用户负荷，动态优化各发电设备的运行成本，显式地计算出微电网的供电缺口具体数值；第二阶段，基于上一阶段优化得到的供电功率缺口值，静态优化可转移负荷用电转移量、可中断负荷的运行状态和弃风弃光量，有效降低了计算负担，且满足多种类型负荷不同的用电需求。
附图说明
[0122]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0123]
图1为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的流程示意图。
[0124]
图2为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的含多种类型负荷孤岛微电网结构示意图。
[0125]
图3为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中一天内重要负荷、可转移负荷、可中断负荷的负荷需求值和可再生能源供电功率
[0126]
图4为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中
蓄电池荷电状态仿真结果图。
[0127]
图5为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中微电网各设备发电功率仿真结果图。
[0128]
图6为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中微电网供电缺口功率仿真结果图(取正值表示供电小于需求，负值表示供电大于需求)。
[0129]
图7为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中微电网弃风弃光功率仿真结果图。
[0130]
图8为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中可转移负荷的用电转移量仿真结果图(正值提前用电，负值延时用电)。
[0131]
图9为本发明含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法所述的实施例中可中断负荷的运行状态仿真结果图(0表示负荷中断，1表示正常运行)。
具体实施方式
[0132]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0133]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0134]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0135]
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0136]
实施例1
[0137]
参照图1，提供了一种含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法的整体结构示意图，如图1，一种含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法包括以下步骤，
[0138]
构建含多种类型负荷的孤岛微电网模型，描述优化问题；
[0139]
第一阶段，第一阶段，基于供电缺口增广状态模型进行实时跟踪及供电功率缺口值的计算；以及，
[0140]
第二阶段，将第一阶段计算的供电缺口值通过静态优化分配给可转移负荷用电转移量、可中断负荷的运行状态和弃风弃光量，即可获得多种负荷的分配方案和可再生能源弃风弃光量。
[0141]
具体的，含多种类型负荷孤岛微电网模型具体包括通过将重要负荷、可转移负荷、可中断负荷和弃风弃光量归一化成供电缺口量或溢出量，建立由荷电状态和供电缺口等增广状态形成的动态模型；第一阶段包括以实时跟踪用户负荷和最小化微电网各设备运行总成本为综合目标，通过采用预测控制思想，动态优化微电网系统各设备的运行总成本，优选出传统能源发电量、蓄电池充放电量，且显式地计算出微电网的供电功率缺口值。
[0142]
含多种类型负荷的孤岛微电网各单元模型如下：
[0143]
规定：
[0144]
emt(t)：t时刻传统能源的发电功率；
[0145]
eb(t)：t时刻蓄电池的充放电功率；
[0146]
ub(t)：t时刻蓄电池的充放电状态，ub(t)＝1时表示充电，ub(t)＝0时表示放电；
[0147]
eimpt(t)：t时刻重要负荷的用电需求量；
[0148]
eint(t)：t时刻可中断负荷的用电需求量；
[0149]
umt(t)：t时刻传统能源发电机组的启停状态，umt(t)＝1时表示开机状态，umt(t)＝0时表示停机状态；
[0150]
uint(t)：t时刻可中断负荷的运行状态，uint(t)＝1时表示正常运行，uint(t)＝0时表示中断运行；
[0151]
eshft(t)：t时刻可转移负荷的用电需求量；
[0152]
eshftnum(t)：t时刻可转移负荷的用电转移量；
[0153]
erenew(t)：t时刻可再生能源的供电输出预测值；
[0154]
espill(t)：t时刻可再生能源的弃风弃光量；
[0155]
egap(t)：：t时刻微电网内部的供电缺口；
[0156]
可再生能源供电
[0157]
弃风弃光量espill(t)的变化范围为：
[0158]
0≤e
spill
(t)≤e
renew
(t)
[0159]
出于资源利用角度考虑，对于可再生能源，主要惩罚弃风弃光行为，因此在此采取弃风弃光成本作为可再生能源供电成本，具体如下：
[0160]cspill
(t)＝k
spillespill
(t)
[0161]
其中：k
spill
为折算后的弃风弃光单位惩罚成本系数；
[0162]
可控发电机组供电
[0163]
实际运行中，燃气轮机或柴油发电机的发电功率均有上下限，且满足一定的爬坡率，其约束为：
[0164]umtemt,min
≤e
mt
(t)≤u
mtemt,max
[0165]
δe
mt,min
≤δe
mt
(t)≤δe
mt,max
[0166]
式中：emt,min(t)和emt,max(t)分别为传统能源发电功率的下限和上限，u
mt
(t)为启停机状态，δemt(t)为t时刻传统能源发电功率的爬坡率，δemt,min和δemt,max分别为传统能源发电功率爬坡率的下限和上限，
[0167]
传统能源发电成本与机组出力之间函数关系为
[0168]cmt1
(t)＝kq(e
mt
(t))2 k
lemt
(t) kce
mt
(t)
[0169]
其中：kq为二次项成本系数，k
l
为一次项成本系数，kc为常数项成本系数。
[0170]
传统能源发电机组启停成本
[0171]cmt2
(t)＝k
sumt
(t)(1-u
mt
(t-1)) kd(1-u
mt
(t))u
mt
(t-1)
[0172]
其中：ks、kd分别为启停机成本；
[0173]
蓄电池
[0174]
t时刻蓄电池的荷电状态记为s(t)，则蓄电池的荷电状态模型为：
[0175][0176]
eb(t)＝ed(t)-ec(t)
[0177]smin
≤s(t)≤s
max
[0178]
ub(t)e
c,min
≤ec(t)≤ub(t)e
c,max
[0179]
(1-ub(t))e
d,min
≤ed(t)≤(1-ub(t))e
d,max
[0180]
式中:δ为蓄电池的自放电率，ec(t)和ed(t)分别为t时刻蓄电池的充电和放电功率，ηc和ηd分别为蓄电池充电和放电效率，smin和smax分别为蓄电池荷电状态的约束下限和上限，ec,min和ec,max分别为蓄电池充电功率的约束下限和上限，ed,min和ed,max分别为蓄电池放电功率的约束下限和上限；
[0181]
为保证蓄电池每天优化运行过程的可持续性及蓄电池运行的经济性，蓄电池的荷电状态s(t)在每一迭代优化过程0时需要回到初始荷电状态s0，且满足蓄电池初始时刻和终端时刻的状态一致，即：
[0182]s0时
＝s0
[0183]
s0＝s
end
[0184]
蓄电池的运维成本与充放电功率关系为：
[0185]
cb(t)＝kb(ηcec(t) ed(t)/ηd)
[0186]
其中：kb为折算后的单位充放电成本；
[0187]
记eref(t)为t时刻用户负荷需求的用电功率，微电网的总用户负荷包括重要负荷、可转移负荷和可中断负荷，满足如下方程：
[0188]eref
(t)＝e
impt
(t) e
shft
(t) e
int
(t)
[0189]
可转移负荷满足如下两个约束条件：1)在一个周期内，用户总用电量不变，即转入负荷量和转出负荷量需达到平衡；2)可转移负荷存在一定的不可控的基础负荷，只有部分负荷可以调控，即用电调节量eshftnum(t)有一定的限制；
[0190][0191]eshftnum,min
≤e
shftnum
(t)≤e
shftnum,max
[0192]
式中：eshftnum,min和eshftnum,max分别为可转移负荷用电转移量的下限和上限；
[0193]
当负荷转移或中断时将改变用电计划，微电网需要给予适当补偿，产生负荷转移成本：
[0194]cshft
(t)＝k4|e
shftnum
(t)|
[0195]
和负荷中断成本：
[0196]cint
(t)＝k5(1-u
int
(t))e
int
(t)。
[0197]
构建含多种类型负荷的孤岛微电网模型中，微电网优化问题的经济目标函数为：
[0198][0199]
构建含多种类型负荷的孤岛微电网模型中，建立由荷电状态和供电缺口等增广状
态形成的动态模型；考虑微电网的总发电量包括可再生能源发电、传统能源发电和蓄电池充放电；记e(t)为t时刻微电网的总发电量，满足如下方程：
[0200]
e(t)＝e
mt
(t) eb(t) e
renew
(t)
[0201]
定义t时刻微电网的供电缺口egap(t)为用户负荷和微电网总发电量的差值，即：
[0202]egap
(t)＝e
ref
(t)-e(t)
[0203]
随后，建立供电缺口egap(t)的增量动态模型：
[0204]
在t 1时刻，根据供电缺口egap(t)和总发电量e(t)的表达式可知
[0205]egap
(t 1)＝e
ref
(t 1)-e(t 1)
[0206]
e(t 1)＝e
mt
(t 1) eb(t 1) e
renew
(t 1)
[0207]
故
[0208]egap
(t 1)-e
gap
(t)＝[e
ref
(t 1)-e
ref
(t)]-[e(t 1)-e(t)]
[0209]
e(t 1)-e(t)＝e
mt
(t 1)-e
mt
(t) eb(t 1)-eb(t) e
renew
(t 1)-e
renew
(t)
[0210]
定义传统能源发电增量、蓄电池充放电增量、可再生能源发电增量、用户负荷增量分别为：
[0211]
δe
mt
(t)＝e
mt
(t 1)-e
mt
(t)
[0212]
δeb(t)＝eb(t 1)-eb(t)
[0213]
δe
renew
(t)＝e
renew
(t 1)-e
renew
(t)
[0214]
δe
ref
(t)＝e
ref
(t 1)-e
ref
(t)
[0215]
对上述六式加以整合，可得微电网供电缺口增量动态模型：
[0216]egap
(t 1)＝e
gap
(t) δe
ref
(t)-(δe
mt
(t) δeb(t) δe
renew
(t))；
[0217]
所述第一阶段中，设计供电缺口增广状态模型，并在微电网原性能指标中引入缺口量经济成本作为惩罚项构造新的性能指标，以此为基础设计经济调度优化策略，求解优化调度方案，首先将微电网原经济目标函数即(*)式转化为两阶段目标函数，分别为发电单元调度的性能指标：
[0218][0219]
以及负荷调度的性能指标：
[0220][0221]
可进一步将微电网发电单元调度的性能指标转化如下：
[0222][0223]
其中，r1为微电网的供电缺口成本惩罚系数。
[0224]
为消除上式中的绝对值项，本文引入辅助变量egap1(t)、egap2(t)，通过辅助约束条件
[0225]egap
(t) e
gap1
(t)-e
gap2
(t)＝0,t＝1,2,
…
,t
[0226]egap1
(t)≥0，e
gap2
(t)≥0
[0227]
可将该式转化为如下线性形式：
[0228][0229]
综上，微电网的发电单元优化调度问题目标函数可描述为：
[0230][0231]
由于微电网运行中需要满足各单元的运行约束条件，其中包含储能动态方程，故该发电单元优化调度问题属于动态优化问题。
[0232]
第二阶段中，第二阶段负荷调度。考虑微电网发电单元和用户负荷之间的供需平衡等式为：
[0233]
e(t)-e
spill
(t)＝e
impt
(t) u
int
(t)e
int
(t) e
shft
(t) e
shftnum
(t)
[0234]
其中公式左侧项代表微电网执行弃风弃光操作(若无弃风弃光操作，则espill(t)＝0即可)时的微电网实际发电量，右侧代表执行负荷中断和负荷转移时微电网的实际用电量。将所述步骤s1中得出的
[0235]egap
(t)＝e
ref
(t)-e(t)
[0236]
代入该供需平衡等式可得：
[0237][0238]
微电网内包含可转移负荷时，微电网可灵活调整可转移负荷的用电计划；然而，可转移负荷由于自身提前用电或者延时用电对用户负荷造成不便，因此，微电网需要给予用户适当的补偿，t时段所需付出的用电转移成本cshft(t)在所述含多种类型负荷的孤岛微电网模型，描述优化问题中已经给出，为方便起见，展示如下：
[0239]cshft
(t)＝r4|e
shftnum
(t)|
[0240]
为了消除上式中的绝对值项，引入辅助变量eshftnum1(t)、eshftnum2(t)，通过辅助约束条件
[0241]eshftnum
(t) e
shftnum1
(t)-e
shftnum2
(t)＝0
[0242]eshftnum1
(t)≥0，e
shftnum2
(t)≥0
[0243]
可将其化为如下线性形式：
[0244]cshft
(t)＝r4(e
shftnum1
(t) e
shftnum2
(t))
[0245]
综上，微电网负荷调度问题可转化为：
[0246][0247]
在上式的负荷调度优化问题中，不含储能动态方程表达式，属于静态优化问题，求解此静态优化问题，即可获得多种负荷的分配方案和可再生能源弃风弃光量。
[0248]
通过第一阶段发电单元优化调度，优选出传统能源出力e
mt
(t)，蓄电池充放电状态
ub(t)、蓄电池充放电功率eb(t)、供电缺口值e
gap
(t)等变量的最优值，分别标记为随后参照优化解的指导执行传统能源出力，蓄电池充放电状态及充放电功率；并根据缺口数值是否为0分类操作：
[0249]
若则无需进行第二阶段优化，直接赋值可转移负荷的用电转移量eshftnum(t)＝0、可中断负荷的运行状态uint(t)＝1、弃风弃光量espill(t)＝0；
[0250]
如果则还需要进一步采取负荷调度，对缺口值在可转移负荷的用电转移量eshftnum(t)、可中断负荷的运行状态uint(t)、弃风弃光量espill(t)之间进行分配。
[0251]
具体的工作流程如下：
[0252]
含多种类型负荷孤岛微电网的两阶段经济调度方法，包括如下具体步骤
[0253]
(1)第一阶段：发电单元调度
[0254]
步骤1：在起始时刻t＝0时，初始化蓄电池荷电状态s0，优化时域p，状态变量的初值x0,成本r1、r2、r3、r4、r5和r6，传统能源发电功率、蓄电池充放电功率的初始值emt,0和eb,0。
[0255]
步骤2：采集可再生能源在一天24小时内的发电预测值erenew(t)以及重要负荷eimpt(t)、可转移负荷eshft(t)和可中断负荷eint(t)在一天24小时内需求的电量预测值。
[0256]
步骤3：在满足微电网各电源设备的约束条件下，按照式(**)进行求解，得到当前时刻缺口传统能源发电功率蓄电池充放电功率蓄电池充放电状态标记位逻辑变量可转移负荷的用电转移量eshft(t)、可中断负荷的运行状态uint(t)和弃风弃光量espill(t)。
[0257]
步骤4：判断缺口数值是否为0。如果则执行步骤5(即执行第二阶段负荷调度)；如果跳至步骤6。
[0258]
(2)第二阶段：负荷调度
[0259]
步骤5：参照第一阶段微电网优化调度模型得到的供电缺口求解计算优化求解(***)，进而更新可转移负荷的用电转移量eshft(t)、可中断负荷的运行状态uint(t)和弃风弃光量espill(t)。
[0260]
步骤6：对微电网设备采用上述算法所得的传统能源发电功率蓄电池充放电功率增量可转移负荷的用电转移量eshft(t)、可中断负荷的运行状态uint(t)和弃风弃光量espill(t)，驱动微电网运行。
[0261]
实施例2
[0262]
参照图2，本发明所研究孤岛微电网结构模型如图2所示，包含可再生能源发电、传
统能源发电、蓄电池、重要负荷、可转移负荷和可中断负荷。微电网各发电设备运行参数见表1，优化时域p为24h，时间间隔为15min作为短时间尺度的滚动优化周期，因此优化长度为96个时刻点。蓄电池荷电状态s0＝40，x0＝[0；s0；0；0]，emt,0＝0，eb,0＝0，δ＝0.001，ηc＝0.95，ηd＝1.053，smin＝10，smax＝100，r1＝max{r2，r3}
×
103，r2＝0.67，r3＝0.38，r4＝2，r5＝3，r6＝1。
[0263]
表1微电网系统各设备运行参数
[0264][0265]
由仿真结果：
[0266]
微电网在2:15-3:00和22:45-24:00时间段，可再生能源的输出功率为0，微电网内的负荷完全依靠传统能源、储能供给，并且出现供电缺口值大于0(见图5)，即该时间段内微电网的供电输出总量不能满足用户负荷的需求。为了降低用电缺口引起的经济损失，微电网指导传统能源以最大出力向负荷供电，并且协调储能、可转移负荷和可中断负荷等设备进行相应操作：
[0267]
1)储能在2:15-3:00和22:45-24:00时间段进行了放电操作(见图5)。
[0268]
2)可转移负荷在2:15-2:30，2:45-3:00和23:00-24:00三个时间段，延时用电，在2:30-2:45和22:45-23:00时间段，提前用电(见图8)。
[0269]
3)在2:30-2:45,22:45-24:00时间段，可中断负荷停止运行(见图9)，从而减少供电缺口并降低微电网运行成本。
[0270]
另外，微电网在11:15-12:00时间段，可再生能源的输出功率大于用户负荷需求值，出现供电缺口值小于0(见图6)。此时，微电网指导传统能源的输出功率为0，负荷需求全部由可再生能源供电。为消纳可再生能源盈余电量，微电网协调指导储能、可转移负荷和弃风弃光操作：
[0271]
1)蓄电池在11:15-11:30时间段进行充电(见图5)，在11:30-12:00时间段蓄电池处于满容量状态(见图4)，因此蓄电池不能消纳微电网剩余的全部电能。
[0272]
2)在11:15-12:00时间段,进一步指导可转移负荷提前用电(见图8)。
[0273]
3)除去储能充电和可转移负荷提前用电外，这一时间段的可再生能源发电还有盈余，因此在11:30-12:00时间段同时执行了弃风弃光操作(见图7)，从而减少微电网供电缺口并降低运行成本。
[0274]
将本发明与目前较优的处理多种类型负荷的基于预测控制滚动机制下微电网动态优化调度策略进行计算时间和性能对比，对比结果如表2所示。
[0275]
表2不同优化方法的计算时间和性能比较
[0276][0277]
由表2可知，本文所提出的两阶段优化方法取得了和基于预测控制滚动机制下微电网动态优化调度策略近乎相同的经济性能(性能仅差0.64％)，而在计算量方面，计算效率提升了84.3％，显著地提升了计算效率，以较低的优化计算量高效地实现了微电网的优化调度
[0278]
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
[0279]
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
[0280]
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
[0281]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发
明的权利要求范围当中。