計及儲能運行特性的獨立型交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化調度

張志昌, 吳 健, 駱 釗, 徐近龍, 金 雪, 李鶴健

(1. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司, 江蘇省蘇州市 215004; 2. 昆明理工大學電力工程學院, 云南省昆明市 650051; 3. 國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省南京市 211106)

0 引言

由于化石能源的枯竭及其對生態(tài)環(huán)境的高污染,以風能、太陽能等為代表的能源以其清潔和可再生的特性得到了廣泛關注[1-4]。目前,微網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)領域利用可再生能源的有效技術和重要途徑。近些年來,多種直流型分布式電源及直流負載大量接入電網(wǎng)使得交直流混合微網(wǎng)應運而生[5-6]。

優(yōu)化調度是保證微網(wǎng)高質量運行的前提和基礎[7-8],而交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化調度相比于傳統(tǒng)交流微網(wǎng)更加復雜。對于交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化調度研究,國內外已經(jīng)取得一些成果。文獻[9]針對并網(wǎng)型交直流混合微網(wǎng)提出以電動汽車充電費用最小為目標的優(yōu)化調度模型。文獻[10]提出一種考慮風光出力及負荷需求隨機性的兩階段并網(wǎng)型交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化調度方法。文獻[11]在并網(wǎng)型交直流混合微網(wǎng)能量管理中提出一種考慮交流負荷轉移的需求側管理技術以減少高峰時段用電量。文獻[12]在交直流微網(wǎng)中考慮不同運行特性的負荷,以購電費用最小為目標建立能量管理模型。已有研究集中于并網(wǎng)運行模式下的交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化調度,而針對孤立型交直流微網(wǎng)經(jīng)濟調度的研究較少。由于風光波動性較大、燃料機組供電能力弱及換流聯(lián)絡線的功率限制,孤立型交直流微網(wǎng)容易出現(xiàn)棄風棄光或棄負荷現(xiàn)象,大大降低了微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性,因此需要對孤立型交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化調度做深入研究。

儲能的充放電特性和時間耦合性使其常常被用于平抑可再生能源功率波動及削峰填谷,儲能已經(jīng)成為微網(wǎng)運行調度的核心單元[13-14]。但頻繁地充放電使得儲能壽命相對較短,因此在微網(wǎng)經(jīng)濟運行中需要計及儲能的損耗費用[15-19]。文獻[15]在微網(wǎng)調度中以恒定損耗系數(shù)描述儲能損耗費用,沒有考慮荷電狀態(tài)(state of charge,SOC)對損耗成本的影響;文獻[16]計及儲能充放電深度對充放電循環(huán)次數(shù)的影響,通過累積儲能充放電損耗來確定一個調度周期內儲能的損耗成本,但不同SOC下充放電相同深度帶來的損耗并不相同;文獻[16-18]在文獻[16]的基礎上增加了關于SOC的修正系數(shù)以進一步精確估算儲能損耗成本;文獻[19]通過某一函數(shù)定義修正系數(shù),調用該函數(shù)可以直接計算儲能從任一SOC充放電到另一SOC的損耗費用。

在恒定損耗系數(shù)的基礎上增加SOC修正系數(shù)雖然能夠提高估算儲能損耗成本的精確性,但調度模型為非線性問題。此外,已有研究考慮儲能在整個調度周期的始末剩余容量平衡[15,20],將始末剩余容量設定為常量,但設定值是否合理在一定程度上決定了儲能的充放電能力。由于儲能的運行特性會對微網(wǎng)的經(jīng)濟運行產(chǎn)生巨大影響,因此須采用較為精確且實用的儲能損耗模型,并考慮如何設置始末剩余容量來提高獨立型交直流微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。

本文對于獨立型交直流混合微網(wǎng)提出考慮儲能運行特性的優(yōu)化調度模型。利用一次函數(shù)近似表示儲能的非線性損耗特性,則優(yōu)化調度轉化為二次規(guī)劃問題。在模型中將儲能初始SOC作為優(yōu)化變量,搜索最優(yōu)的初始SOC以提高微網(wǎng)的經(jīng)濟效益。通過實際算例分析驗證本文所提模型的有效性,考慮儲能運行特性的優(yōu)化調度模型在計算準確性和求解速度上均能達到較高要求,并使得微網(wǎng)的運行效益達到最優(yōu)。

1 微網(wǎng)結構及運行特點

本文所研究的獨立型交直流混合微網(wǎng)結構如圖1所示。風電機組(WT)、交流負荷及柴油發(fā)電機(DE)接入微網(wǎng)交流母線,而光伏(PV)、直流負荷與蓄電池(SB)均接入直流母線。交流母線與直流母線之間通過AC/DC雙向換流器(CV)及其兩端聯(lián)絡線所構成的換流聯(lián)絡線相連。交流負荷主要由風力發(fā)電供電,二者組成交流區(qū),而直流負荷則由PV進行供電,二者構成直流區(qū)。交流區(qū)和直流區(qū)利用CV實現(xiàn)功率的雙向流動,SB可以對直流區(qū)或交流區(qū)進行充放電,用于平抑功率波動及削峰填谷,當微網(wǎng)分布式發(fā)電不足以滿足所有負荷需求時啟用DE。

圖1 獨立型交直流混合微網(wǎng)結構Fig.1 Structure of independent AC/DC hybrid microgrid

為了最大限度地利用可再生能源,同時保證負荷的可靠供電,獨立型交直流混合微網(wǎng)的運行分為4個層次:①交流區(qū)和直流區(qū)利用分布式發(fā)電實現(xiàn)區(qū)域內功率自平衡;②交流區(qū)與直流區(qū)通過換流聯(lián)絡線實現(xiàn)區(qū)域間功率互平衡;③利用儲能充放電實現(xiàn)電量轉移和削峰填谷;④DE補償功率缺額,減少負荷失電率。與并網(wǎng)型微網(wǎng)相比[21],獨立型微網(wǎng)接入DE取代大電網(wǎng),由于DE沒有雙向功率流動特性,當風光資源充足時獨立型微網(wǎng)中會較多地出現(xiàn)棄風棄光現(xiàn)象;此外由于DE運行功率的限制,當風光資源不足時會出現(xiàn)切負荷;上述情況導致微網(wǎng)經(jīng)濟效益大幅下降。本文通過建立獨立型交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化調度模型,研究如何提高其可再生能源利用率,減少負荷的失電率。

2 儲能運行特性

2.1 損耗特性

本文主要開展微網(wǎng)運行優(yōu)化研究,而設備投資及壽命損耗常在規(guī)劃優(yōu)化研究中予以重點考慮,但儲能頻繁地充放電使其運行壽命相對于微網(wǎng)中其他設備而言很短,在一個規(guī)劃完畢的、具有長時段壽命周期的微網(wǎng)中需要多次更換儲能,因此在經(jīng)濟調度中需要計及儲能損耗成本[22]。本文以SB作為微網(wǎng)的儲能設備,圖2為實測的NARADA電源公司的REX-C 系列鉛酸SB充放電深度(depth of discharge,DOD)與其充放電循環(huán)次數(shù)N的關系,計算其全壽命周期充放電電量QSB為:

QSB=2NLDODEC

(1)

式中:LDOD為系列鉛酸SB充放電深度;EC為配置的SB額定容量。圖2中的總充放電電量用標幺值QSB/EC來表示。

圖2 SB充放電參數(shù)Fig.2 Charging and discharging parameters of SB

由圖2可知,隨著DOD增大,SB全壽命周期充放電電量下降,SB損耗與其SOC相關,SOC較低時充放單位電量比SOC較高時充放單位電量所帶來的損耗成本更大,二者之間關系常用指數(shù)函數(shù)來表示。如圖3所示,指數(shù)函數(shù)是SB廠家提供的SOC與損耗成本之間的關系函數(shù)[15,22],該函數(shù)反映了SOC變化對儲能損耗的影響。

若對指數(shù)函數(shù)進行積分能夠精確計算出從任一SOC充放電到另外一個SOC時的儲能損耗成本,積分計算為:

(2)

式中:FSB為一個調度周期內SB的損耗成本;Nt為優(yōu)化所包含的總時段數(shù);ZSOC為SB的SOC;YSB表示SB的SOC與損耗成本之間的關系函數(shù)。如果YSB為指數(shù)函數(shù),優(yōu)化模型為非線性問題,直接求解非常困難。本文考慮采用其他類型的函數(shù)近似表示該指數(shù)函數(shù),提高問題的求解效率。

圖3 SB的SOC與損耗成本的關系Fig.3 Relationship between SOC and loss cost for SB

由于常數(shù)函數(shù)和一次函數(shù)積分后為一次函數(shù)和二次函數(shù),優(yōu)化模型分別對應為混合整數(shù)規(guī)劃問題和二次規(guī)劃問題,求解方便。因此本文中利用常數(shù)函數(shù)和一次函數(shù)來近似指數(shù)函數(shù)。假定儲能運行的SOC上下限分別為ZSOC,max和ZSOC,min,以ZSOC為x軸,損耗成本為y軸,直線x=ZSOC,min和x=ZSOC,max分別與指數(shù)函數(shù)相交于A(xa,ya)和B(xb,yb)。若利用常數(shù)函數(shù)近似,作出分別過A和B兩點的兩個常數(shù)函數(shù)y=ya和y=yb,取二者均值y=(ya+yb)/2作為近似的常數(shù)函數(shù),即為恒定損耗系數(shù)模型[15]。若采用一次函數(shù)近似,作同時過A和B兩點的一次函數(shù),保持斜率不變求出與指數(shù)函數(shù)相切的另外一個一次函數(shù),取兩個一次函數(shù)的均值作為近似的一次函數(shù)。

2.2 初始SOC特性

優(yōu)化調度中通過SB始末SOC相等這一約束來保證儲能的循環(huán)運行,常常設定SB的初始SOC為常量[23-24],需要指出的是儲能初始SOC對于微網(wǎng)的優(yōu)化調度會產(chǎn)生較大影響。如果初始SOC偏大,儲能容易充電至ZSOC,max;而初始SOC偏小時儲能容易放電至ZSOC,min,此時儲能無法有效發(fā)揮平抑功率波動及削峰填谷作用。本文將儲能初始SOC作為優(yōu)化變量加入優(yōu)化模型中獲得最優(yōu)的SOC。

3 優(yōu)化調度模型

獨立型微網(wǎng)優(yōu)化調度的目的是利用分布式電源為用戶提供可靠供電,在最小運行費用下使得用戶負荷滿足率最高,部分負荷在必要的時候會被切除[25]。

3.1 目標函數(shù)

本文以微網(wǎng)日運行費用最小為優(yōu)化目標,日運行費用包括各設備維護成本、DE的燃料成本和啟停成本、儲能損耗成本,同時加入較大的負荷切除懲罰成本以限制負荷失電情況。目標函數(shù)f為:

(3)

式中:F1為設備維護成本;F2為DE燃料成本;F3為DE啟停成本;F4為儲能損耗成本;F5為負荷切除懲罰成本;Δt為兩時段的時間間隔;mWT,mPV,mCV,mDE分別為WT，PV，CV和DE的維護成本系數(shù);mf為柴油價格系數(shù);cDE為DE耗油量系數(shù);mDE，on和mDE，off分別為DE的啟動和停機成本系數(shù);IDE(t)為t時段DE的啟動標志位,1表示DE在t時段被啟動,0表示DE在t時段未被啟動;MDE(t)為t時段DE的關停標志位,1表示DE在t時段被關停,0表示DE在t時段未被關停;mL，cut為負荷切除懲罰系數(shù);PWT(t),PPV(t),PCV(t),PDE(t)分別為WT、PV、換流聯(lián)絡線、DE在t時段的運行功率;PL，cut，ac(t)和PL，cut，dc(t)分別表示t時段交流和直流被切除的負荷功率。當換流功率從直流區(qū)流向交流區(qū)時PCV(t)為正,反之為負,PCV(t)的大小表示輸入端功率;SB在t時段的運行功率PSB(t)正值表示充電,負值表示放電;PCV(t)和PSB(t)具有功率雙向流動的特性,但只要有功率流過就會產(chǎn)生相應的維護或損耗成本,故對二者取絕對值。

3.2 約束條件

微網(wǎng)的優(yōu)化調度模型包括系統(tǒng)運行約束及各子單元運行約束。獨立型交直流混合微網(wǎng)的系統(tǒng)運行約束包含直流功率平衡約束和交流功率平衡約束;子單元運行約束主要包括WT、PV、DE、儲能系統(tǒng)、換流聯(lián)絡線、交流負荷及直流負荷的運行約束。

1)系統(tǒng)運行約束

①直流功率平衡約束

(4)

(5)

式中:PL，DC(t)為t時段直流負荷;ΔPDC(t)為直流區(qū)凈功率;PCV′(t)為t時段直流區(qū)流向交流區(qū)的換流功率,若PCV′(t)為正,換流功率從直流區(qū)流向交流區(qū),反之換流功率從交流區(qū)流向直流區(qū);ηCV為CV的換流效率。

②交流功率平衡約束

ΔPAC(t)=PWT(t)-PL，AC(t)

(6)

(7)

式中:PL，AC(t)為t時段交流負荷;ΔPAC(t)為交流區(qū)凈功率。

2)風光發(fā)電功率約束

(8)

式中:PWT，max(t)為t時段WT最大可輸出功率;PPV，max(t)為t時段PV最大可輸出功率。

3)DE運行約束

DE作為可控電源,在運行中需要考慮輸出功率限制,此外還應滿足爬坡速率約束和啟停時間約束，即

(9)

式中:PDE,max和PDE,min分別為DE啟動時輸出功率上下限;RDE,down和RDE,up分別為DE的單位時段下爬坡和上爬坡速率限值;NDE,on和NDE,off分別為DE的最小持續(xù)開機和最小持續(xù)關機時段數(shù);NDE,on,max為DE的最大持續(xù)開機時段數(shù);UDE(t-1)和UDE(t)分別為t-1時段和t時段的DE的開停機狀態(tài),0表示停機,1表示開機。

4)儲能系統(tǒng)運行約束

由于儲能系統(tǒng)的設備運行極限,儲能須滿足最大充放電功率約束、充放電功率波動約束、SOC約束;此外在優(yōu)化調度中為保證儲能的循環(huán)調節(jié)能力,儲能在調度周期的最終SOC應恢復到與初始SOC相等的水平,即儲能在調度周期的始末能量狀態(tài)應相等[15,20,26],即

(10)

式中:PC，max(t)和PD，max(t)分別為儲能t時段最大充放電功率允許值;RSB，down和RSB，up分別為儲能的充放電功率波動限值;S(t)和S(t-1)分別為t和t-1時段儲能系統(tǒng)的剩余電量;EC為儲能的額定容量;ηC和ηD分別為儲能系統(tǒng)充放電效率;S(0)為儲能的初始剩余電量;S(Nt)為儲能在調度周期末的剩余電量;Pch，max和Pdis，max分別為儲能系統(tǒng)自身設備設置的最大充放電持續(xù)功率。

5)換流聯(lián)絡線運行約束

考慮到CV的設備存在運行限值及換流聯(lián)絡線功率波動過大會對交流區(qū)及直流區(qū)帶來不良影響,換流聯(lián)絡線的運行功率約束為:

(11)

式中:PCV，max和PCV，min分別為換流聯(lián)絡線運行功率的上下限;RCV，up和RCV，down分別為換流聯(lián)絡線相鄰時段運行功率波動的上下限值。

6)交直流負荷運行約束

由于在風光資源不足時獨立型微網(wǎng)可能會出現(xiàn)切負荷,因此負荷運行功率約束為:

(12)

式中:PL，AC，r(t)和PL，DC，r(t)分別為t時段交流和直流負荷的計劃功率。

3.3 優(yōu)化變量及求解方法

上述模型包括WT、PV、DE、儲能系統(tǒng)、換流聯(lián)絡線及交直流負荷等多個單元的運行變量和狀態(tài)變量,但多個變量之間存在緊密的耦合關系,提取出相互獨立的PWT(t),PPV(t),PCV(t),PDE(t),UDE(t),PSB(t)及PL，DC(t)作為模型求解方法的初始優(yōu)化變量,其余變量通過約束條件及初始優(yōu)化變量獲得。需要指出的是,當考慮儲能初始SOC特性時可將S(0)作為一個優(yōu)化變量,若不考慮可直接將其設定為定值。

本文利用YALMIP進行問題的建模,YALMIP可根據(jù)優(yōu)化問題的性質選擇合適的算法或調用CPLEX等求解器進行求解。儲能損耗成本函數(shù)的選取決定了優(yōu)化調度問題的性質,若儲能損耗成本函數(shù)為指數(shù)函數(shù),優(yōu)化調度為混合整數(shù)非線性規(guī)劃(mixed integer nonlinear programming,MINLP)問題,YALMIP調用分支定界法(branch and bound,BNB)求解該問題[22];若為一次函數(shù)形式,模型簡化為混合整數(shù)二次規(guī)劃(mixed integer quadratic programming,MIQP)問題,可利用CPLEX求解;若為常數(shù)函數(shù),模型為混合整數(shù)線性規(guī)劃(mixed integer linear programming,MILP)問題,可調用CPLEX直接求解[22]。

4 算例分析

4.1 算例參數(shù)

以某一實際的獨立型交直流混合微網(wǎng)作為算例開展相關分析,微網(wǎng)模型中涉及的相關參數(shù)如附錄A表A1所示。該微網(wǎng)典型日的風光最大輸出及交直流負荷計劃功率如附錄A圖A1。從圖A1可以看出,1 d內交流負荷相對穩(wěn)定,白天直流負荷較大且存在用電高峰時段,WT出力存在明顯的反調峰特性。

4.2 儲能損耗特性分析

設定S(0)=150 kW·h,YSB為圖3所示的一次函數(shù),此時運行功率及換流功率優(yōu)化結果見圖4。

由圖4可知,由于夜間風電充足但負荷較小,WT出現(xiàn)棄風現(xiàn)象,而PV基本不出現(xiàn)棄光;SB在風光出力較大時充電,將分布式發(fā)電轉移至早晨和晚上用電高峰期,以減少對DE的使用;DE由于發(fā)電價格較高,只在WT，PV，SB不能滿足負荷需求時開啟;白天直流區(qū)存在凈功率,換流功率從直流區(qū)流向交流區(qū),表現(xiàn)為正值,而夜間交流區(qū)存在凈功率,換流功率為負值。

圖4 運行功率優(yōu)化結果Fig.4 Optimization results of operation power

表1為模型的目標函數(shù)和各單元電量的優(yōu)化結果,微網(wǎng)日運行費用為551.73元,WT，PV，DE總發(fā)電為2 368.75 kW·h,各微源發(fā)電量占總發(fā)電量的比例分別為57.22%,33.56%和9.21%,負荷主要由WT和PV供電。此外SB轉移了204.25 kW·h的電量,與DE發(fā)電量相當,儲能系統(tǒng)起到了削峰填谷的作用。為分析SB損耗特性,改變YSB為圖3所示的指數(shù)函數(shù)和常數(shù)函數(shù)分別進行優(yōu)化,不同函數(shù)形式下優(yōu)化結果及求解時間見表2。

當YSB為指數(shù)函數(shù)時,可精確計算出調度周期內儲能損耗成本為46.17元。由表2可知,用一次函數(shù)或常數(shù)函數(shù)近似時,優(yōu)化出的儲能損耗成本分別為49.59元和61.28元,與精確值的偏差分別為7.41%和32.73%。兩種近似函數(shù)計算出的儲能損耗成本均偏大,導致微網(wǎng)日運行費用增加,原因在于近似函數(shù)高于指數(shù)函數(shù)的部分大于其低于指數(shù)函數(shù)的部分,而一次函數(shù)相比于常數(shù)函數(shù)更加準確。在求解時間上,當YSB為指數(shù)函數(shù)時,求解時間為345 s;YSB用近似函數(shù)描述時,求解時間縮短至1 s以下,且一次函數(shù)與常數(shù)函數(shù)近似時求解時間大致相同,求解速度得到了大幅度提升,完全超出日前優(yōu)化調度的要求。對于包含指數(shù)函數(shù)的MINLP問題,盡管其計算精度較高,但隨著微網(wǎng)中優(yōu)化變量及儲能數(shù)量的增加,其求解時間會大大增加,此外由于其為非線性問題,甚至無法求解出最優(yōu)解,因此考慮儲能非線性損耗特性的優(yōu)化調度模型在實際中難以適用。

對于微網(wǎng)的日前優(yōu)化調度,其主要作用是為日內優(yōu)化調度提供運行計劃的參考,當進入日內調度后,微網(wǎng)系統(tǒng)會根據(jù)更加精確的源荷預測功率對日前計劃進行修正,因此日前優(yōu)化結果并不需要很高的精確性。綜合考慮求解速度和計算精度,用一次函數(shù)來近似儲能損耗克服了非線性模型的缺點,也滿足日前優(yōu)化調度的要求,更具有適用性。

4.3 聯(lián)絡線功率波動限值及初始SOC的敏感性分析

在獨立型交直流混合微網(wǎng)中,由于CV為電力電子裝置,其可在自身運行功率上下限的范圍內實現(xiàn)換流功率的快速變化,對于設備物理層面并不存在功率波動限值,但考慮到交直流混合微網(wǎng)中直流母線和交流母線通過聯(lián)絡線互聯(lián),因此聯(lián)絡線功率波動會對母線的電壓和頻率的穩(wěn)定帶來影響,微網(wǎng)管理者會根據(jù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的需求考慮將聯(lián)絡線功率波動控制在一定的范圍內,并通過交流區(qū)和直流區(qū)各設備出力的協(xié)調調度實現(xiàn)這一要求。由于系統(tǒng)在不同情況下對聯(lián)絡線功率波動的要求存在差異,因此對聯(lián)絡線功率波動限值進行敏感性分析。在微網(wǎng)優(yōu)化調度模型中,儲能初始SOC常常為某一人為設定值,但設定值是否合理有效并沒有深入研究。本節(jié)對不同聯(lián)絡線功率波動限值和不同初始SOC下的優(yōu)化調度模型進行求解分析。為對聯(lián)絡線功率波動限值及初始SOC進行敏感性分析,在聯(lián)絡線功率波動限值和儲能SOC限值的范圍內改變RCV，down，RCV,up和S(0),YSB仍為一次函數(shù),不同情況下的日運行費用、DE發(fā)電量、棄風棄光電量、負荷失電量及儲能轉移電量的優(yōu)化結果見附錄A圖A2。

從附錄A圖A2(a)可以看出,對于某一設定的初始SOC, CV波動限值越嚴格,微網(wǎng)的日運行費用越大,在一個確定的 CV功率波動限值下,存在最優(yōu)的初始SOC使得微網(wǎng)日運行費用最小,本算例中最優(yōu)的初始SOC約為0.7。附錄A圖A2(b)，(c)，(d)表明DE發(fā)電量、棄風棄光電量、負荷失電量優(yōu)化結果與CV波動限值及初始SOC之間存在相似的變化關系。附錄A圖A2(e)中，CV功率波動限值越小,SB轉移電量越小,相比于其他初始SOC,當其為0.7時，儲能轉移電量最大。

進一步分析其原因,當CV的功率波動限值減小時,CV的換流能力受到限制,部分原本可以在交直流區(qū)進行換流的電量被切除,因此SB充放電減少,轉移電量減少,此時微網(wǎng)需要增加DE發(fā)電量來滿足負荷,當WT，PV，DE，SB不能滿足負荷需求時，負荷失電。初始SOC影響儲能轉移電量的能力,初始SOC過小時儲能放電量受限,而初始SOC過大時儲能充電量受限,兩種情況均導致儲能轉移電量減少。因此，在最優(yōu)的初始SOC下能最大化地利用儲能的削峰填谷,減少微網(wǎng)的棄風棄光和負荷失電現(xiàn)象,提高微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。

4.4 初始SOC的優(yōu)化選擇分析

上述分析表明，較優(yōu)的初始SOC有利于降低獨立微網(wǎng)的棄風棄光和負荷失電現(xiàn)象,進而影響微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。本節(jié)將與初始SOC等價的S(0)作為優(yōu)化變量加入優(yōu)化調度的模型中,YSB仍為一次函數(shù),優(yōu)化出使得微網(wǎng)日運行費用最小的初始SOC值。不同CV波動限值下的優(yōu)化結果如表3所示。

從表3可以看出,不同CV波動限值下最優(yōu)S(0)約為0.7左右,此時SB最大化發(fā)揮其轉移電量的能力。隨著CV波動限值放寬, DE發(fā)電量、棄風棄光電量及負荷失電量減少,SB轉移電量增加,孤立交直流微網(wǎng)日運行費用降低。當CV波動限值達到20 kW時,系統(tǒng)運行趨于穩(wěn)定。與4.2節(jié)中S(0)=150 kW·h,RCV，down=RCV，up=25 kW的優(yōu)化結果比較,日運行費用從551.73元下降為530.91元,降低了3.8%的日運行費用。因此優(yōu)化初始SOC能夠提高微網(wǎng)的經(jīng)濟效益。

5 結語

本文提出考慮儲能運行特性的獨立型交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化調度模型。由于儲能損耗與SOC呈現(xiàn)非線性關系,為準確計算儲能損耗成本并快速求解優(yōu)化調度模型,提出利用一次函數(shù)來近似表示儲能的非線性損耗特性;儲能始末SOC設定值決定了儲能的充放電能力,將與初始SOC等價的S(0)作為變量進行優(yōu)化以選擇最優(yōu)值,可提高獨立型微網(wǎng)的經(jīng)濟效益。

算例分析中,利用三種函數(shù)計算儲能的損耗成本,分析結果表明一次函數(shù)模型的準確性較高,且計算速度快;分析了聯(lián)絡線波動限值及初始SOC的變化對微網(wǎng)經(jīng)濟運行的影響,將S(0)作為優(yōu)化變量,優(yōu)化結果表明選擇合適的初始SOC能夠進一步提高微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。選擇更為合適的儲能損耗近似函數(shù)及進一步提高求解速度還有待深入研究。

本文得到了云南省教育廳科學研究基金項目(2018JS032)資助,謹此致謝!

附錄見本刊網(wǎng)絡版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。