matlab调用glpk,基于AMPL建模MATLAB平台调用Gurobi,对HEMs集成的VPP进行优化处理。(第一步-简单HEMs的优化模型建立)...
基于AMPL建模MATLAB平台调用Gurobi,对HEMs集成的VPP进行优化处理。(第一步-简单的优化模型建立)
概述
当今的电网构成中,低压配电网已经不比以往的被动,随着分布式发电(DERs)慢慢的高密度渗透,未来比如太阳能,EVs,Battery system都将会被当做分布式能源被有效的集成到电网中。近日提出了2030计划,其中减排CO2是重要指示,也就是PV,风电,又会被重视起来。
实际上,我们将要探讨的分布式能源集成,更多的是对于一个不是以发电为目的的区域或用户,进行优化。也就是说,我们集成到电网的对象更多的是具有DERs的用户,而不是商用发电站。
本文介绍什么是HEMs?什么是VPP?什么是网络约束?以及在不考虑网络约束的前提下进行优化建模。
什么是HEMs,什么是VPP
HEMs: Home energy management system
VPP : Virtual Power Plant
Let’s have a look at this image:
显而易见,HEMs可以是一个拥有DERs的用户(我们称它为prosumer - producer and customer),他可以是一个拥有PV-battery的用户,也可以是一个购买了EVs并且愿意与电网进行沟通的用户。如果你没有任何基础,比如你理解不了什么叫做与电网沟通,为什么我的PV要连接电网,那你可以把任何参与发电或带有储能性质的设备都看作一个‘发电机‘,(甚至是你的电动汽车,尽管他的电本质上是电网给你的)。这样是不是好理解很多。
那VPP的含义也变得清晰了很多,他是众多HEMs的集成,通俗地讲,仅仅你一家的DERs不仅仅参与转换的功率过低,而且因为你并不懂得电网知识,可能因为你自己一味地操作而导致节点电压波动。所以我们引入了VPP,集成众多的HEMs或者说DERs来进行统一分析和操作。
我假设读者有一定的对这些基础的知识储备,所以简单带过。如果真的能被一定次数的阅读我会在写具体的HEMs,VPP,OPF等DERs的管理方法以及他们的优缺点,优化模型等等。
优化模型
独立HEMs模型
HEMs system model for a household with PV-Battery
[1]
这似乎是一个未来10年将会越来越常见的DERs。我们假设用户有一个与电网相连的PV-Battery系统,图中的Meter可以被理解为智能电表,因为一切的优化都是基于较为精确的负载预测,还有与电网的实时沟通,这都是靠智能电表实现的。我们假设它的存在,我们并不在这里讨论有关智能电表的知识点。让我们进入优化模型:
独立HEMs优化模型的建立
首先我们要决断我们的time slot. 通常我们取5分钟或半小时为一个time slot,这是因为我所在的土澳的官方OpenNEM网站有5分钟和半小时这两个选项,为了未来和它进行对比。(我后面要用到的用电量和太阳能发电情况都是从AUS Grid拿到的,所以无法分享data set,有很讨厌的保密协议 - PS: 尽管我也不认为这有什么机密)。我们以一天为例,time slot选取半小时:(后面公式太多了,直接贴图)
总结
以上数学模型是对简单HEMs的优化模型建立,显而易见的是,我们并没有考虑节点电压约束或者传输线功率流约束。这其实也是符合HEMs的特点,或者说,暴露了他的缺点。不同的模型会有不同的数学算法,不同的需求会有不同的目标函数。
先来这么点看看有没有人会看到,如果真的有人能看到能讨论会及时进行下一步。
参考资料
[1]: Guerrero, J., Gebbran, D., Mhanna, S., Chapman, A. C., & Verbič, G. (2020). Towards a transactive energy system for integration of distributed energy resources: Home energy management, distributed optimal power flow, and peer-to-peer energy trading. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 132, 110000.
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