基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105552940A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201510979422.2H02J3/00(2006.01)(22)申请日2015.12.22(71)申请人广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院地址528300广东省佛山市顺德区大良南国东路9号研究院申请人中山大学(72)发明人杨柏桐许银亮(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人林丽明龚素琴(51)Int.Cl.H02J3/28(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统(57)摘要本发明公开一种基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统，是在单一微电网下，以多个储能设备为单位的系统，该微电网是由不同结点组成，每个结点都连接着相对应的能量存储模块、能量管理模块、动态负载和再生能源发电机，不同的结点通过拓扑图的样式互相连接，相邻的结点之间能够进行信息的交流，通过信息的交流，每个结点同步更新自身的能量管理参数，从而实时调整整个微电网的总体能耗达到全局最小。本发明通过跟踪能量存储模块的荷电状态，同时考虑微电网的能量供求平衡条件、传输线损耗、再生能源发电机的间断性、负载的动态变化、能量存储系统自身的充放电效率等因素，动态最小化电力线上的电力流动，从而达到减少功率损耗的目的。CN105552940ACN105552940A权利要求书1/2页1.一种基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统，是在单一微电网下，以多个储能设备为单位的分布式全局最优能量管理系统，该微电网是由不同结点组成，每个结点都连接着相对应的能量存储模块、能量管理模块、动态负载和再生能源发电机，不同的结点通过拓扑图的样式互相连接，相邻的结点之间能够进行信息的交流，通过信息的交流，每个结点同步更新自身的能量管理参数，从而实时调整整个微电网的总体能耗达到全局最小；其特征在于，利用交替方向乘子算法的全局一致性原理，将全局二次成本函数变成如下所示：i其中，Ui·分别为A、B、U矩阵的第i列向量；SOC(t)为第i个结点的荷电状态；为第i个结点邻居的集合；N为微电网中结点数；pi、ri分别为矩阵Q、R的第i列向量；dt为离散时间步长；η为对角矩阵，其值为能量管理系统的充放电效率系数；PG(t)为局部分布式发电机功率的向量形式；PL(t)为负载的需求功率的向量形式；Uij为矩阵形式，其值为相邻结点i，j的控制信息；Ui·为列向量，其值为第i个结点自身的控制量及其对邻居的控制量；Uii、Ujj分别为第i个、第j个结点自身的控制量；A为对角矩阵，0<[A]ii<1，A的取值表示能量的存储效率系数；B为微电网的拓扑结构的矩阵形式，B矩阵可取-1、β、0，即当取值为-1表示功率是从当前结点流出，当取值为β表示功率是流入到当前结点，β为传输线上的传输效率系数，0<β<1；其余情况均取值为0；Q、R分别为动态状态、控制变量的权重矩阵，pi、ri则为Q、R矩阵中第i个结点的相对应的信息；上述限制条件的作用是为了让第i个结点能根据其邻居的控制策略得出自身的控制策略；下面列出第i结点在第h+1次迭代时增广拉格朗日函数：其中，ρ>0为惩罚参数，其值的选取影响算法的收敛速率；λ为拉格朗日乘子；为列向量，其定义如下：即取值为第h次迭代各结点的控制参数的平均值；接着，初始残差对偶残差的迭代更新如下：2CN105552940A权利要求书2/2页对偶变量的迭代更新如下：变量的迭代更新如下：即其中，Ei是维的对角矩阵，其定义式如下：交替方向乘子算法的停止准则如下：其中，为初始残差的最大容忍偏差；为对偶残差的最大容忍偏差；为绝对容忍度阀值；为相对容忍度阀值；当停止准则生效，取得当前时刻的全局的最优解。2.根据权利要求1所述的基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统，其特征在于，所述再生能源是风能、光能或潮汐能中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统，其特征在于，所述微电网通过断路器接入主电网。3CN105552940A说明书1/7页基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统技术领域[0001]本发明涉及智能电网领域，更具体地，涉及一种基于交替方向乘子算法的分布式全局最优能量管理系统。背景技术[0002]随着国民经济的发展，工业、商业、居民、电动汽车对用电的需求稳定迅速增长，电力部门必须开始加大对火电、水电以及核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设力度。而传统的电力系统是采用集中供电的形式，通过长距离传输线到分散的终端用户。随着电网规模的不断扩大，这种供电形式的弊端日益凸现，鲁棒性差，运行难