基于能源特性的微电网能量调度方法、系统及存储介质与流程

本发明属于微电网调度领域，尤其涉及基于能源特性的微电网能量调度方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、微电网作为现代电力系统中的重要组成部分，通常集成了多种能源来源，如太阳能、风能、储能装置、燃气发电等补足微电网中主发电能源对应发电过程中出现的缺失。这些能源来源各自具有独特的发电特性，例如太阳能受昼夜变化影响显著，风能则受风速变化影响较大，燃气发电等发电稳定，但是污染性大成本高，这些能源特性的差异使得能量调度的复杂性增加，如何有效利用不同能源的特性来优化能量供应，最大化系统的效率和稳定性，成为当前微电网能量调度领域的关键问题。

2、如公开号为cn113300400a的专利公开了一种分布式微电网调度方法，首先，分析了微电网的结构组成以及各单元的经济、环境诉求。其次，基于等成本微增率准则建立了微电网能量管理模型，包括微电网能量管理的目标函数和约束条件。

3、如授权公告号为cn117318056b的专利公开了基于互联微电网的虚拟电厂参与辅助服务调控方法及装置，方法包括：考虑分布式发电机组、光伏系统和储能系统的运行特性，以日前总运行成本最小为目标，建立虚拟电厂日前调度模型，得到虚拟电厂的分时基准用电量和可调节容量；电网根据实时运行情况，向虚拟电厂下达调节信号，虚拟电厂以实时总用电成本最小化为目标向微电网分配调节信号；基于分配的调节信号，微电网以预测时域内包含调节偏差考核成本、分布式发电机组发电运行成本和储能系统运行成本在内的总运行成本最小化为目标，建立微电网实时能量滚动优化模型，得到分布式发电机组和储能系统的最优调度方案。

4、以上现有技术存在以下问题：现有技术大多只是考虑电网调度平衡，但对不同工作环境和用电需求下不同类型补充能源的调度配置问题却没有给出有效的解决方法，为此本发明提供了基于能源特性的微电网能量调度方法、系统及存储介质。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了基于能源特性的微电网能量调度方法、系统及存储介质，该方法首先预处理微电网运行状态、天气、燃气消耗及负荷需求数据，构建微电网平衡方程并预测负荷需求，其次，结合微电网状态与预测负荷，确定补偿需求量，并基于天气预测风-光出力，第三，根据补偿需求、风-光出力预测值及能源成本，通过最优出力配置模型确定各类能源出力顺序；最后，将优先级反馈至微电网控制子系统，利用强化调度控制模型实时调度能源装置，确保微电网平衡的同时最小化总出力成本；本发明通过引入基于能源特性的优化调度策略，提高了多能源系统的利用效率，增强了微电网的稳定性和可靠性，减少了能源浪费和污染的排放。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于能源特性的微电网能量调度方法，步骤包括：

4、s1、获取并预处理历史微电网运行状态数据、天气状态数据、燃气消耗数据和负荷需求数据，利用预处理后的微电网运行状态数据构建微电网平衡方程，同时利用历史负荷需求数据通过需求预测模型，获得预测的负荷需求量；

5、s2、根据微电网运行状态数据、微电网平衡方程和预测的负荷需求量，获得微电网补偿需求量，同时利用获取的天气状态数据及对应的光能与风能发电数据，通过构建的风-光出力预测模型，获得不同天气状态下风-光出力预测值；

6、s3、根据获取的微电网补偿需求量、风-光出力预测值及风-光-燃-储对应的出力成本，通过构建的最优出力配置模型，获取不同类型能源的出力优先级；

7、s4、将获取的不同类型能源的出力优先级反馈到微电网控制子系统内置的强化调度控制模型中，根据实时微电网补偿需求量和不同类型能源的出力优先级，调度对应发电装置进行发电使得微电网实时保持平衡。

8、具体地，微电网平衡方程具体为：

9、；

10、其中，表示当前t时刻负荷需求数据，表示当前t时刻主出力能源对应的供给功率值，表示当前t时刻微电网中配置的风力发电装置对应的发电功率值，表示当前t时刻微电网中配置的太阳能发电装置对应的发电功率值，表示当前t时刻微电网中配置的燃气发电装置对应的发电功率值，当前t时刻微电网中配置的储能装置剩余电量的功率值，为当前t时刻对应的微电网补偿需求量。

11、具体地，风-光出力预测模型包括风力出力子模型和太阳能出力子模型；所述风力出力子模型构建的步骤包括：

12、a1、根据风力发电装置的属性参数设置风力发电对应的风力等级可行区间，通过风力等级可行区间获取区间内风力等级对应单位时间内的发电功率，并对获取的数据进行预处理，其中表示风力发电装置启动对应的最低风力等级，为风力发电装置运行后对应的最大安全风力等级；

13、a2、利用预处理后的风力等级及对应的单位时间内的发电功率构建风力等级-功率曲线图，根据风力等级-功率曲线图，获得风力供给-需求状态变化区间，具体为：

14、；

15、其中，表示当前t时刻对应的风力等级，表示当前t时刻风力发电功率与当前t时刻对应的微电网补偿需求量的差值，a表示满足的风力等级区间；b表示满足的风力等级区间；

16、a3、获取当前时刻电价及每一风力等级下单位时间运行风力发电装置消耗的成本，利用获取的当前时刻电价、单位时间内的发电功率和单位时间消耗成本，获得不同风力发电利润偏差下的风力等级区间，具体为：

17、；

18、其中，表示当前时刻风力发电利润偏差值，表示同一风力等级下单位时间内风力发电的平均功率，表示当前t时刻对应的电价，表示单位时间内第f个风力等级下风力发电装置对应的消耗成本，和依次表示风力发电利润偏差为正时对应风力等级区间的下限和上限；

19、a4、以风力等级为横轴对齐变量，将获取的通过双y轴折线图映射到风力等级-功率曲线图对应的坐标轴中，获得风力等级-风力发电利润偏差曲线和同时满足的最优风力发电等级区间，其中表示交集符号，&表示“和”符号；

20、a5、实时获取电价和风力等级对风力等级-风力发电利润偏差曲线和最优等级发电区间进行实时更新，并从更新后包含风力等级-功率曲线和风力等级-风力发电利润偏差曲线的双y轴折线图中，获得当前时刻风力发电输出功率值、和不同发电利润偏差下的风力等级区间。

21、具体地，太阳能出力子模型构建步骤包括：

22、b1、获取太阳能辐射强度及对应发电功率数据，并对获取的数据以两小时为分段区间进行分段处理；

23、b2、基于分段后的辐射强度及对应发电功率构建辐射强度-功率波动曲线，同时利用辐射强度及对应发电功率，通过支持向量机，获得辐射强度-功率拟合函数，并将拟合函数映射到辐射强度-功率波动曲线上；

24、b3、根据辐射强度-功率拟合函数和辐射强度-功率波动曲线，通过a2中功率状态变化区间获取过程，获得辐射强度-功率对应的辐射供给-需求区间d和e，其中d表示满足时对应的辐射强度区间，e表示满足时，对应的辐射强度区间；其中表示当前t时刻太阳能发电功率与当前t时刻微电网补偿需求量的差值；

25、b4、根据辐射强度-功率波动曲线上对应时刻的功率值和单位时间太阳能发电装置对应的消耗成本，通过a3-a5相同的过程，获得当前时刻太阳能发电输出功率值、不同太阳能发电利润偏差下的辐射强度等级区间、辐射强度-太阳能发电利润偏差曲线及对应的最优太阳能发电辐射强度区间，其中为当前时刻太阳能发电利润偏差值，其中，太阳能发电利润偏差下的辐射强度区间具体为：

26、；

27、其中，表示当前时刻太阳能发电利润偏差值，表示同一辐射强度下单位时间内太阳能发电的平均功率，表示当前t时刻对应的辐射强度，表示单位时间内太阳能发电装置运行消耗的成本，表示启动太阳能发电装置所需最低辐射强度，表示对应的辐射强度；

28、b5、基于b3和b4相同过程，获得燃气和储能装置单位时间内对应的输出功率与和发电利润偏差值，表示燃气单位时间发电过程对应输出的功率值，表示储能装置单位时间输出的功率值，表示燃气单位时间发电过程对应的利润偏差值。

29、具体地，获取不同类型能源的出力优先级的步骤包括：

30、c1、根据当前时刻获取的微电网补偿需求量、风力等级和辐射强度，若当前时刻风力等级和辐射强度都处于对应的最优风力发电等级区间和最优太阳能发电辐射强度区间时，则根据获取的风力等级-功率曲线图与风力等级-风力发电利润偏差曲线和辐射强度-功率波动曲线与辐射强度-太阳能发电利润偏差曲线，获得当前时刻风力发电和太阳能发电对应最优风力发电等级区间与最优太阳能发电辐射强度区间对应持续的时间长度和，其中表示最优风力发电等级区间对应持续的时间长度，表示最优太阳能发电辐射强度区间对应持续的时间长度；

31、c2、若，则只选择风力发电装置进行补充发电，同时根据风力等级-功率曲线图获得风力发电满足时对应的时间点，并根据辐射强度-功率波动曲线，获得到达时刻太阳能对应的发电区间状态，若当前时刻太阳能对应的区间状态满足，则停止风力发电装置，直接调用太阳能发电装置进行补充发电；

32、c3、若当前时刻太阳能对应的区间状态满足，则当到达时刻，直接调度太阳能发电装置对风力发电装置当前时刻缺失电量进行补足，直到风力发电装置再次满足时，停止太阳能发电装置。

33、具体地，获取不同类型能源的出力优先级的步骤还包括：

34、c4、若满足时，则将微电网补偿需求量与储能装置与燃气发电对应输出的功率进行判断，若满足，则停止风力发电装置和太阳能发电装置，直接调度储能装置对缺失部分电量进行补足；

35、c5、若或时，则停止太阳能发电装置，直接调度储能装置对风力发电装置缺失部分电量进行补足；

36、c6、若且时，则判断当前时刻燃气发电是否满足条件，若满足则停止风力和太阳能发电装置，直接调度燃气发电装置进行微电网补偿需求量进行补充；

37、c7、若不满足则进行二次判断，若燃气发电装置满足与但不满足时，停止太阳能发电装置，调度燃气发电装置对风力发电装置缺失部分电量进行补足。

38、具体地，获取不同类型能源的出力优先级的步骤还包括：

39、c8、当燃气发电装置不满足，则根据c2-c5过程判断风力、太阳能和储能装置输出功率状态，并调度单一或混合能源发电装置，对微电网补偿需求量进行缺失补足，若当前时刻风力、太阳能和储能装置同时输出功率都无法满足微电网补偿需求量，则调度燃气发电装置对风力、太阳能和储能装置共同缺失的功率进行补充；

40、c9、当开启燃气发电装置后风力、太阳能、储能装置和燃气发电装置输出功率之和大于微电网补偿需求量，则根据当前时刻获取的进行组合，在满足微电网补偿需求量的同时使得组合后的利润偏差之和最小，并将未参与组合对应的发电装置进行关闭。

41、具体地，获取不同类型能源的出力优先级的步骤还包括：

42、c10、若，则根据c2-c9相同的过程，确定每一种发电装置对应的调度优先级；

43、c11、若，则根据当前时刻风力发电和太阳能发电对应的和进行比较，若则优先调度风力发电装置，否则优先调度太阳能发电装置，并根据c2-c9相同的过程，确定剩余发电装置的调度优先级；

44、c12、若当前时刻只有风力发电处于最优风力发电等级区间或太阳能处于最优太阳能发电辐射强度区间时，则选择处于最优区间对应的能源对微电网补偿需求量进行缺失补充，并重复c2-c9相同过程对剩余能源类型对应的发电装置进行调度；

45、c13、当风力发电和太阳能发电都不处于对应的最优风力发电等级区间和最优太阳能发电辐射强度区间时，则根据风力发电、太阳能发电和燃气发电对应的进行组合，在满足微电网补偿需求量的同时使得组合后的利润偏差之和最小，若风力发电、太阳能发电和燃气发电同时输出的功率之和小于微电网补偿需求量，则调度储能装置对风力发电、太阳能发电和燃气发电共同的缺失功率进行补足，使得微电网实时满足微电网平衡方程。

46、基于能源特性的微电网能量调度系统，包括：数据处理模块、出力分析模块、配置优化模块和能源调度模块；

47、数据处理模块，用于获取微电网运行状态数据、天气状态数据、燃气消耗数据以及负荷需求数据，并对获取的数据进行预处理；

48、出力分析模块包括平衡方程单元、负荷需求预测单元、功率预测单元；

49、平衡方程单元，用于利用预处理后的微电网运行状态数据构建微电网平衡方程；

50、负荷需求预测单元，用于根据历史负荷需求数据，通过需求预测模型，获得预测的负荷需求预测值，并利用构建的微电网平衡方程，获得对应当前时刻的微电网补偿需求量；

51、功率预测单元，用于利用获取的天气状态数据及对应的光能与风能发电数据，通过构建的风-光出力预测模型，获得不同天气状态下风-光出力预测值；

52、配置优化模块，根据微电网补偿需求量、风-光出力预测值及不同能源类型的出力成本，通过最优出力配置模型，获得不同类型能源的出力优先级；

53、能源调度模块，用于根据获取的补偿需求量和不同类型能源的出力优先级，通过内置的强化调度控制模型，调度对应发电装置进行发电使得微电网实时保持平衡。

54、一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行基于能源特性的微电网能量调度方法。

55、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

56、本发明针对现有技术的不足，通过综合分析历史微电网运行状态、天气状态、燃气消耗和负荷需求数据，不仅构建了微电网平衡方程，还利用需求预测模型获得了预测的负荷需求量，其中，通过风-光出力预测模型，在不同天气条件下预测风能和光能的出力值，并结合风-光-燃-储的出力成本，构建最优出力配置模型，从而确定不同类型能源的出力优先级；最终，将出力优先级反馈到微电网控制子系统的强化调度控制模型中，根据实时补偿需求量和出力优先级调度发电装置，实现了微电网的实时平衡与最低出力成本；综上本发明针对不同工作环境和用电需求下的补充能源调度配置提供了有效解决方案，提高了微电网的运行效率和经济性。