一种针对融入储能设备的电网系统电能调度方法

摘要

一种针对融入储能设备的电网系统电能调度方法，包括以下步骤：1)建立发电厂利润函数模型，发电厂的利润等于它向用户收取的电费减去他的发电成本；2)发电厂侧引入了储能设备，该储能设备在用电低谷时期储存电能，在高峰时期释放电能，从而发电厂不仅能平稳的发电还能保证用户在用电高峰时的用电需求；3)建立用户组的效用函数模型，它等于用户组用电获得的用电满意度减去用电付出的代价(即所需要支付的电费)，而用户所要支付的电费不仅与用电量有关还和总体负荷的波动大小有关；4)建立双层优化算法，发电厂侧根据用户组的用电需求响应来调控负荷曲线，从而使得发电厂利润最大化，用户组根据发电厂提供的用电代价函数来规划用户用电计划，从而达到整体的幸福度(即用电满意度减去支付的电费)最大。

主权项

1.一种针对融入储能设备的电网系统电能调度方法包括以下步骤：1).建立发电厂利润的数学模型，如下：E(L^j，Q，Γ，θ₁，θ₂)=F(L^j，θ₁，θ₂)-G(Q，Γ)s.t.Γ≤Γ_maxQ≤Q_max.                  (1)$I=\left\{\begin{array}{cc}1& Q>L^j\\ 0& Q\le L^j\end{array}\right..$(1)式中，E(L^j，Q，Γ，θ₁，θ₂)为发电厂利润，由发电厂向用户收取的费用F(L^j，θ₁，θ₂)与发电厂的供电成本G(Q，Γ)相减得到。L^j表示所有用户在j时隙的电能总需求；θ₁，θ₂为发电厂控制负荷波动的调控系数。Q表示每个时隙(一小时)的负荷平均值，Q_max为发电厂的装机容量；Γ_max表示储能设备的储能上限，Γ表示累积的存储电能。发电厂向用户收取的总费用为用户的电费和根据用电负荷波动得出的额外费用相加之和，如式(2)所示：$F(L^j,{\theta }_1,{\theta }_2)={\Sigma }_{j=1}^{24}[a^j{\left(L^j\right)}^2-b^j{L}^j]+\left\{{\theta }_1\right[\frac{\max \left(L^j\right)}{\left({\Sigma }_{j=1}^{24}{L}^j\right)/24}-1]+{\theta }_2[\frac{\left({\Sigma }_{j=1}^{24}{L}^j\right)/24}{\min \left(L^j\right)}-1\left]\right\}.---\left(2\right)$其中，a^j和b^j是购电代价系数。通过储能设备的充放电来消除发电峰值和谷值，发电量超出负荷的部分电能由储能设备进行存储，发电量不能满足负荷的部分电能由储能设备释放。发电厂的供电成本为发电厂持续稳定发电时的发电成本和储能成本相加之和，如式(3)所示：$G(Q,\Gamma )=({{a_1}^{j}Q}^2+{b_1}^{j}Q)*24+a_2^j{\Gamma }^2+b_2^j\Gamma$s.t.Γ≤Γ_max                           (3)Q≤Q_max.其中，和为发电成本系数，和为储电成本系数，通常情况下此系数值较高。2)建立用户组的利益函数模型。用户组的利益函数是由所有用户的用电满意度之和减去用电代价得到，如下式所示：$U(x_i^j,L^j)={\Sigma }_{j=1}^{24}{\Sigma }_{i=1}^{n}A\left(x_i^j\right)-C\left(L^j\right)$                (4)$s.t.{\text{Σ}}_{i=1}^n{x}_i^j\le L^j.$其中，表示用户i在j时隙的用电满意度，C(L^j)表示所有用户的用电代价函数。表示用户i在j时隙的用电量需求。用户i在j时隙的用电满意度函数如下所示：$A\left(x_i^j\right)={\omega }_i^j{x}_i^j-{\alpha }_i^j{\left(x_i^j\right)}^2---\left(5\right)$$s.t.x_i^j\le x_{i\max }^j.$其中，和是用户i在j时隙的用电需求参数，且用户的用电代价函数如下所示：$C\left(L^j\right)={\Sigma }_{j=1}^{24}[a^j{\left(L^j\right)}^2-b^j{L}^j]-\left\{{\theta }_1\right[\frac{\max \left(L^i\right)}{\left({\Sigma }_{j=1}^{24}{L}^j\right)/24}-1]+{\theta }_2[\frac{\left({\Sigma }_{j=1}^{24}{L}^j\right)/24}{\min \left(L^j\right)}-1\left]\right\}.---\left(6\right)$用户的用电代价函数即为用户需要向发电厂交的电费，等于发电厂的向用户收取的总费用函数(2)。3)优化电能调度。发电厂通过收集用户向发电厂提供的用电需求信息，并通过基于粒子群算法的调控方法来搜索得到利润最大时的调控系数θ₁，θ₂。用户组根据发电厂提供的调控系数和用电需求参数并且利用基于单纯形法和拉格朗日对偶法的调控方法得到最佳的用户用电计划。