一種基于機(jī)會約束規(guī)劃的光儲系統(tǒng)跟蹤日前計劃調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種日前計劃調(diào)度方法，具體涉及一種基于機(jī)會約束規(guī)劃的光儲系統(tǒng) 跟蹤日前計劃調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能已被公認(rèn)為是未來最具競爭力能源之一，具有資源豐富、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。 據(jù)國際能源署（IEA)預(yù)測，到2050年太陽能光伏發(fā)電將占全球發(fā)電量的20 %~25%，成為 基礎(chǔ)能源之一。然而光伏發(fā)電是間歇性能源，受太陽輻射強(qiáng)度、環(huán)境溫度等影響，其輸出功 率具有不確定性，在并網(wǎng)時通常會對電能質(zhì)量、供電可靠性與穩(wěn)定性、電網(wǎng)效益等造成不良 影響，通過對光伏電站出力進(jìn)行預(yù)測，有助于電力系統(tǒng)調(diào)度部門統(tǒng)籌安排常規(guī)能源和光伏 發(fā)電的協(xié)調(diào)配合，及時調(diào)整調(diào)度計劃，合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式，有效降低光伏接入對電力系 統(tǒng)的影響，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。但是目前，由于光伏預(yù)測受到自然條件影 響，仍存在預(yù)測偏差過大、預(yù)測技術(shù)不成熟問題。為彌補(bǔ)這一不足，如今從利用儲能技術(shù)形 成光儲聯(lián)合系統(tǒng)及時跟蹤計劃出力的角度來降低光伏預(yù)測誤差大小，間接提高預(yù)測精度已 成為新的研究熱點(diǎn)。
[0003] 目前，國內(nèi)外針對光伏預(yù)測技術(shù)已展開多項研究，多是單一考慮風(fēng)儲情況，而基于 光儲聯(lián)合應(yīng)用的分析則很少，尤其針對儲能系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)光儲跟蹤計劃出力的研究則更 少?，F(xiàn)有技術(shù)有提出日前以風(fēng)光儲出力與固定計劃功率接近程度最大為目標(biāo)的控制策略， 但該方法忽略了風(fēng)光預(yù)測上下限范圍，每次計算只能固定制訂一個目標(biāo)計劃，不僅使得儲 能控制失去了靈活性而且增加了對儲能系統(tǒng)的要求與成本。也有技術(shù)提出基于超短期風(fēng)預(yù) 測功率來跟蹤計劃的控制策略，該方法雖然可以通過滾動變化控制系數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時跟蹤，但 只考慮了超短期情況與風(fēng)電范圍，并未對短期情況與光伏跟蹤計劃出力作分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于機(jī)會約束規(guī)劃的光儲系統(tǒng)跟 蹤日前計劃調(diào)度方法。本方法以有效控制儲能系統(tǒng)使得光儲出力限制在計劃范圍內(nèi)為目 標(biāo)，通過靈活控制儲能系統(tǒng)，使其充放電功率與荷電狀態(tài)均保持在適宜范圍并最大程度降 低對能系統(tǒng)要求。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于機(jī)會約束規(guī)劃的光儲系統(tǒng)跟蹤日前計劃調(diào)度方法，所述方法包括如下步 驟：
[0007] (1)讀取光伏電站和儲能系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0008] (2)通過蒙特卡羅技術(shù)模擬日前光伏實(shí)際發(fā)電功率并制定光伏計劃出力上下限范 圍；
[0009] (3)基于短期光伏預(yù)測功率值、隨機(jī)預(yù)測偏差量建立含控制系數(shù)的機(jī)會約束規(guī)劃 數(shù)學(xué)模型；
[0010] (4)采用改進(jìn)自適應(yīng)粒子群算法確定儲能系統(tǒng)充放電功率。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，所述相關(guān)數(shù)據(jù)包括：短期光伏預(yù)測功率值、儲能系統(tǒng)充 放電功率上下限值、荷電狀態(tài)上下限值。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（2)包括如下步驟：
[0013] 步驟2-1、將光伏預(yù)測偏差采用蒙特卡羅技術(shù)模擬處理為隨機(jī)變量Ut);
[0014] 步驟2-2、將所述短期光伏預(yù)測功率值作為確定變量；
[0015] 步驟2-3、所述制定光伏計劃出力上下限范圍。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟2-1中，所述光伏預(yù)測偏差為日前光伏發(fā)電的預(yù)測功率與當(dāng)日 光伏實(shí)際發(fā)電功率的差值，光伏實(shí)際發(fā)電功率Part(t)由式Part(t) =P_(t)+| (t)獲得，ppre(t)為t時亥IJ日前光伏發(fā)電的預(yù)測功率，所述隨機(jī)變量Ut)的概率分布函數(shù)采用滿足 均值為0,方差為02(t)的正態(tài)概率分布，0 (t)由式0 (t) =0.2?_(〇+0.02(；|5求得，(^ 為光伏裝機(jī)容量。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟2-3中，所述光伏計劃出力上下限范圍以所述短期光伏預(yù)測功 率值為依據(jù)按照±25%波動制訂，所述光伏計劃出力上下限由下式計算：
[0018] Plimit=C允許Cap
[0019] Pplan_up(t) =Ppre(t)+Pllnlt
[0020] Pplan-dn⑴=Ppre(t)_Pllnlt
[0021] 式中，為日前預(yù)測誤差允許百分值，按規(guī)定為25%;Plinut為| 決定的光伏 出力波動限值；cap為光伏裝機(jī)容量；Pplanup(t)為光伏計劃出力上限值，Pplan_dn(t)為光伏計 劃出力下限值。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，包括如下步驟：
[0023] 步驟3-1、以最大程度使得光儲出力在計劃出力上下限范圍內(nèi)為目標(biāo)，建立目標(biāo)函 數(shù)如下式：
[0024] PPlanad.j(t) =u{Pplanup (t)+c[Pplanup (t) _Pplandn (t) ]}
[0025]
[0026] 式中Pplan_ad] (t)為目標(biāo)控制功率，Pplanup (t)為光伏計劃出力上限值，Pplan_dn (t)為 光伏計劃出力下限值，f為目標(biāo)函數(shù)，u為控制儲能是否工作的開關(guān)系數(shù)，u取1是儲能系統(tǒng) 處于工作狀態(tài)，u取〇時處于空閑狀態(tài)，c為介于〇到1之間的目標(biāo)功率控制系數(shù)；pb_(t) 為決策變量，即t時刻儲能充放電功率，pbf;ss(t)大于零，表示儲能裝置放電，小于零表示充 電；
[0027] 步驟3-2、建立機(jī)會約束規(guī)劃條件；
[0028] 步驟3-3、建立儲能系統(tǒng)約束條件。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟3-2中，將光伏有功功率輸出平滑率的絕對值小于或等于 允許范圍S作為機(jī)會約束規(guī)劃條件，使其成立的概率匕不小于置信水平a，如下式：
[0030] neer=Ppre (t) +pbess (t) +C(t) -PPian_adJ (t) /Ppian_adj (t)
[0031] Pr{|neer| 彡S}彡a
[0032] 式中，匕為光伏有功功率輸出平滑率n_小于或等于允許范圍S時所成立的概 率。
[0033] 優(yōu)選的，所述步驟3-3中，所述儲能系統(tǒng)約束條件包括：
[0034]功率約束條件，即充電時，PA._彡P(guān)bess⑴彡0,放電時，0彡P(guān)b_(t)彡P(guān)dls._，式 中，？&_為負(fù)值是儲能系統(tǒng)的最大充電功率；Pdls._為正值是儲能系統(tǒng)的最大放電功率；
[0035] S0C約束條件，S0C_<SOC(t)彡SOCmax，奶C⑴=SOQt-1)-(乃&x100%，式中， soc_為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的最小值；soc_為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的最大值；soc(t)為第t時刻的荷電狀態(tài)4為相應(yīng)的充放電系數(shù)，放電時e>1，說明放電過程中存在一定損耗， 充電時G<1，說明充電過程中也存在一定損耗；At為功率的采樣時間間隔；C為儲能系 統(tǒng)的額定容量。
[0036] 優(yōu)選的，所述功率約束條件中，當(dāng)Part(t) >Pplanup(t)時，儲能系統(tǒng)處于充電 狀態(tài)，即PA._彡P(guān)b_(t)彡〇;當(dāng)P^(t) <Pplan_dn(t)時，儲能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，即 0Pbess(t)Pdis.max0
[0037] 優(yōu)選的，所述步驟（4)中，包括如下步驟：
[0038] 步驟4-1、設(shè)定粒子群優(yōu)化算法的參數(shù)，包括：粒子群總數(shù)N、迭代次數(shù)K、最大迭代 次數(shù)1^_、慣性常數(shù)C0以及學(xué)習(xí)因子cJPc2;
[0039] 步驟4-2、初始化粒子群的位置和速度；
[0040] 步驟4-3、根據(jù)目標(biāo)函數(shù)f確定粒子群中各粒子的適應(yīng)度；
[0041] 步驟4-4、比較各粒子的適應(yīng)度，確定各粒子的個體最優(yōu)Ptest，從全部個體最優(yōu)Ptest 中確定全局最優(yōu)Gbf；st;根據(jù)個體最優(yōu)和