技術特征：

1.一種多時間尺度微電網能量管理優化調度方法，所述微電網交流母線通過靜態開關與大電網相連，交流母線引出三條饋線，第一饋線和第二饋線上超級電容、鋰電池和燃料電池分別通過DC/DC變換器和DC/AC逆變器接入，第三饋線上光伏發電系統通過DC/AC逆變器接入，三條饋線上都接有負荷，所述負荷分為可中斷負荷和固定負荷；其特征在于，該管理優化調度方法是由如下步驟實現的：

一.日前經濟優化調度階段：

(1)日前經濟優化調度過程中，按小時分段，將1天分為24時段，假設每一時段中各分布式單元的功率輸出和/或吸收為定值；

(2)預測未來一天各時段的光伏發電功率以及固定負荷、可中斷負荷的波動情況；

(3)查詢鋰電池的額定容量和初始狀態SOC值；

(4)分布式單元數學模型的建立：

a.燃料電池的運行維護成本

燃料電池的發電成本C_Fi(P_Fi(t))與燃氣的價格C_FC、燃氣的低熱值LHV_FC、燃料電池的效率η_FC、燃料電池發電功率P_Fi(t)有關，其運行成本可表示為：

$C_{Fi}\left(P_{Fi}\right(t\left)\right)=\frac{C_{FC}\·{\mathrm{LHV}}_{FC}\·P_{Fi}\left(t\right)}{{\mathrm{\η}}_{FC}}\·\mathrm{\Δ}t---\left(1\right)$

燃料電池的維護成本與燃料電池發電功率P_Fi(t)成正比，其維護成本C_OMFi(P_Fi(t))可表示為：

C_OMFi(P_Fi(t))＝K_OMFC·P_Fi(t)·Δt (2)

其中，K_OMFC表示燃料電池維護成本系數；

b.鋰電池的運行維護成本

將鋰電池的充電損耗和放電損耗按近似相同考慮，得鋰電池放電深度如下式所示：

$D_{od}\left(t\right)=\frac{I_{ch}\left(t\right)\·P_{ch}\left(t\right)+I_{dis}\left(t\right)\·P_{dis}\left(t\right)}{E_{LB}}\·\mathrm{\Δ}t---\left(3\right)$

其中，I_ch(t)為0-1整數變量，取1時表示鋰電池在t時段處于充電狀態；I_dis(t)為0-1整數變量，取1時表示鋰電池在t時段處于放電狀態；P_ch(t)表示t時段內鋰電池充電功率，P_dis(t)表示t時段內鋰電池放電功率；D_od(t)表示鋰電池在t時段的放電深度，E_LB表示鋰電池額定容量；

鋰電池的運行壽命與放電深度之間的關系擬合成如下公式：

N_life(t)＝-3278·D_od(t)⁴-5·D_od(t)³+12823·D_od(t)²-14122·D_od(t)+5112 (4)

其中，N_life(t)表示t時段鋰電池在放電深度D_od(t)下的循環壽命；

考慮鋰電池循環壽命的運行成本函數如下式所示：

$C_B\left(t\right)=C_{inv}\·\frac{I_{ch}\left(t\right)\·P_{ch}\left(t\right)+I_{dis}\left(t\right)\·P_{dis}\left(t\right)}{N_{life}\left(t\right)\·2\·E_{LB}}\·\mathrm{\Δ}t---\left(5\right)$

其中，C_B(t)表示t時段內鋰電池的運行成本，C_inv表示鋰電池的初始投資費用；

鋰電池的維護成本與鋰電池的充放電功率的絕對值成正比，如下式所示：

C_OMB(t)＝K_OMB·|I_ch(t)·P_ch(t)+I_dis(t)·P_dis(t)|·Δt (6)

其中，C_OMB(t)表示t時段內鋰電池的維護成本，K_OMB表示鋰電池的維護成本系數；

(5)建立微電網總運行成本最低目標函數min F：

$minF=\underset{t=1}{\overset{24}{\Σ}}\left\{\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\[C_{Fi}\left(P_{Fi}\right(t\left)\right)+C_{OMFi}\left(P_{Fi}\right(t\left)\right)\]+\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(C_{Bj}\right(t)+C_{OMBj}\left(t\right)\]\\ +\underset{k=1}{\overset{h}{\Σ}}(1-I_{1k}(t\left)\right)\·C_{1k}\·P_{1k}\left(t\right)\·\mathrm{\Δ}t+I_{Pgrid}\left(t\right)\·C_P\left(t\right)\·P_{Pgrid}\left(t\right)\·\mathrm{\Δ}t\\ -I_{Sgrid}\left(t\right)\·C_S\left(t\right)\·P_{Sgrid}\left(t\right)\·\mathrm{\Δ}t\end{array}\right\}---\left(7\right)$

其中，n表示微電網中燃料電池數量，P_Fi(t)表示燃料電池i在時段t內發出的功率，C_Fi(P_Fi(t))表示燃料電池i在時段t內的運行成本，C_OMFi(P_Fi(t))表示燃料電池i在時段t內的維護成本；m表示微電網中鋰電池數量，C_Bj(t)表示鋰電池j在時段t內的壽命周期運行成本，C_OMBj(t)表示鋰電池j在時段t內的維護成本；h表示微電網中可中斷負荷的數量，I_lk(t)為0-1整數變量，為0時表示可中斷負荷k在t時段內切除，為1時表示可中斷負荷k在時段t內運行，C_lk表示可中斷負荷k單位時段內的中斷補償金額，各可中斷負荷的中斷補償價格因負荷的重要程度而異，P_lk(t)表示可中斷負荷k在時段t內的功率大小，Δt表示單位時間段，本發明中取為1小時；I_Pgrid(t)與I_Sgrid(t)為0-1整數變量，其組合表示微電網向大電網購售電情況；C_P(t)表示t時段購電價，C_S(t)表示t時段售電價，考慮售電和購電價格各分為峰谷平3個時段；P_Pgrid(t)表示t時段購電功率，P_Sgrid(t)表示t時段售電功率；

(6)為保證微電網的安全可靠運行，微電網中各單元在每個時段中均需滿足一定的等式約束或不等式約束條件，包括：

a.微電網中功率平衡等式約束：

$P_{pv}\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{Fi}\left(t\right)+I_{Pgrid}\left(t\right)\·P_{Pgrid}\left(t\right)-I_{Sgrid}\left(t\right)\·P_{Sgrid}\left(t\right)+I_{dis}\left(t\right)\·P_{dis}\left(t\right)-I_{ch}\left(t\right)\·P_{ch}\left(t\right)=P_{1c}\left(t\right)+\underset{k=1}{\overset{h}{\Σ}}{I}_{1k}\left(t\right)\·P_{1k}\left(t\right)---\left(8\right)$

其中，P_pv(t)表示步驟(2)日前預測在時段t內光伏發出的功率，P_lc(t)表示日前預測在時段t內的固定負荷功率；

b.燃料電池應滿足t時段輸出功率在一定范圍：

P_FCmin≤P_Fi(t)≤P_FCmax (9)

其中，P_FCmax與P_FCmin分別表示t時段內燃料電池輸出功率的上下限；

c.鋰電池運行約束：

鋰電池荷電狀態SOC(t)在t時段內的表達式如下式所示：

$SOC\left(t\right)=\frac{E_{LB}\left(t\right)}{E_{LB}}---\left(10\right)$

其中，E_LB(t)表示在t時段內鋰電池的剩余容量；

鋰電池荷電狀態約束為：

SOC_min≤SOC(t)≤SOC_max (11)

其中，SOC_max與SOC_min分別表示荷電狀態的上下限；

在t時段時單個鋰電池的剩余容量E_LB(t)可表示為：

$E_{LB}\left(t\right)=I_{ch}\left(t\right)\·\left(E_{LB}\right(t-1)+P_{ch}(t)\·\mathrm{\γ})+I_{dis}\left(t\right)\·\left(E_{LB}\right(t-1)-\frac{P_{dis}\left(t\right)}{\mathrm{\γ}})---\left(12\right)$

其中，γ表示鋰電池的充放電效率，E_LB(0)表示鋰電池初始剩余容量；

為了方便日前周期性調度，鋰電池每日的始末剩余容量或荷電狀態需保持一致：

E_LB(0)＝E_LB(24) (13)

同一時段t內，鋰電池或者處于充電狀態，或者處于放電狀態，故其運行狀態需滿足如下約束：

I_ch(t)+I_dis(t)≤1 (14)

此外，每時段t內鋰電池考慮實時運行狀態的充放電功率需滿足下式約束:

$0\≤P_{ch}\left(t\right)\≤min(P_{ch\max },\frac{{\mathrm{SOC}}_{\max }\·E_{LB}-E_{LB}(t-1)}{\mathrm{\γ}})---\left(15\right)$

0≤P_dis(t)≤min(P_dismax,γ·(E_LB(t-1)-SOC_min·E_LB)) (16)

其中P_chmax與P_dismax分別表示鋰電池充放電功率限值；

d.聯絡線交互功率約束：

同一時段t內，或者處于購電狀態，或者處于售電狀態，故聯絡線交互功率需滿足下式約束：

I_Pgrid(t)+I_Sgrid(t)≤1 (17)

此外，每時段t內需滿足交互功率上下限約束如下：

P_Pgridmin≤P_Pgrid(t)≤P_Pgridmax (18)

P_Sgridmin≤P_Sgrid(t)≤P_Sgridmax (19)

P_Pgridmin和P_Pgridmax分別表示聯絡線購電功率限值；P_Sgridmin和P_Sgridmax分別表示聯絡線售電功率限值；

e.可中斷負荷約束：

各可中斷負荷根據其重要程度不同，有著不同的每日最大中斷時長，其一天內可中斷時長約束如下：

$\underset{t=1}{\overset{24}{\Σ}}{I}_{1k}\left(t\right)\≤T_{1k}---\left(20\right)$

其中，T_lk表示可中斷負荷k在一天內可中斷最大時長，中斷時長視負荷重要程度而定，具體取值依照負荷長期工作的統計結果；

(7)根據建立的模型(1)－(20)求解出：未來一天各時段可中斷負荷運行狀態I_lk(t)、聯絡線交互功率I_Sgrid(t)·P_Sgrid(t)和I_Pgrid(t)·P_Pgrid(t)、燃料電池發電功率P_Fi(t)、鋰電池充放電功率I_dis(t)·P_dis(t)和I_ch(t)·P_ch(t)、鋰電池SOC值SOC(t)；

二.日內經濟優化調度階段：

(1)日內調度計劃中，以15分鐘作為單位時段，將全天分為96個時段，并按照峰、谷、平時段劃分策略；

(2)超短期預測日內各時段的光伏發電功率以及固定負荷波動情況；

(3)在每一時段，根據日前預測與日內超短期預測光伏、負荷功率的差異，計算出微電網波動功率ΔP(t)，ΔP(t)＞0表示負荷功率大于光伏發出功率，ΔP(t)≤0情況相反：

ΔP(t)＝P_lcn(t)-P_lc(t)-(P_pvn(t)-P_pv(t)) (21)

其中，P_lcn(t)表示t時段超短期預測固定負荷功率，P_lc(t)表示t時段日前預測固定負荷功率，P_pvn(t)表示t時段超短期預測光伏發電功率，P_pv(t)表示t時段日前預測光伏發電功率；

(4)日內經濟優化調度流程：結合分時電價與燃料電池發電成本，分別制定出不同時段的調度策略，在峰平谷時段內根據微電網波動功率ΔP(t)和實時采集到的微電網內分布式單元的實時數據，根據以下a、b和c的控制策略分別得出每時段超級電容充放電功率、超級電容SOC值、燃料電池與聯絡線交互功率針對功率波動進行的補償功率；將以上求得的可控分布式單元修正結果與日前經濟優化調度求得的可控分布式單元運行計算值進行線性疊加，作為可控分布式單元出力安排的參考值，并以此對可控分布式單元進行控制指令的發送；一個時段執行完后進行下一個時段，直到96個時段完成則進入下一天的控制，從0時刻再開始；

a.在峰電價時段，從附加成本最低的角度出發，當ΔP(t)＞0時，優先讓超級電容放電，若超級電容剩余容量不足，則使用燃料電池發電，若燃料電池功率仍然不足，則從大電網購電以平抑功率波動；當ΔP(t)≤0時，優先向大電網售電，若未達到交互功率限值，則將超級電容存儲電量向大電網售電；若超過限值仍存在功率剩余，則結合超級電容的SOC上限值考慮是否充電；

b.在平電價時段，當燃料成本介于該時段購售電價之間時，當ΔP(t)＞0時，優先安排燃料電池發電，然后依次調用超級電容放電、向大電網購電；當ΔP(t)≤0時，優先給超級電容充電，然后才考慮向大電網售電；當燃料成本高于該時段購售電價格時，當ΔP(t)＞0時，按照超級電容放電、向大電網購電和燃料電池發電的優先級順序安排運行；當ΔP(t)≤0時，優先給超級電容充電，然后才考慮向大電網售電；當燃料成本低于該時段購售電價格時，當ΔP(t)＞0時，優先安排燃料電池發電，然后依次調用超級電容放電、向大電網購電；當ΔP(t)≤0時，優先給超級電容充電，然后才考慮向大電網售電；

c.在谷電價時段，當ΔP(t)＞0時，優先從大電網購電，然后結合超級電容的SOC決定是否繼續購電來給超級電容充電；當ΔP(t)≤0時，根據超級電容的SOC值優先給超級電容充電。