【鲁棒优化】具有可再生能源和储能的区域微电网的最优运行:针对不确定性的鲁棒性和非预测性解决方案（Matlab代码实现）

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目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码、数据、文献

文献来源：

摘要：由于可再生能源的不确定性和储能系统的时间耦合约束，调度结果的鲁棒性和非预期性直接影响区域微电网的运行可行性。为此，本文提出了一种具有可再生能源和可再生能源的区域微电网多阶段发电调度方法，该方法能够同时保证调度方案的鲁棒性和非预期性。首先，基于后向推导思想提出可行性命题，解决微电网在可再生能源和负荷不确定性下的可行性要求。其次，基于这一可行性提出了基于场景的多阶段鲁棒调度模型，该模型具有鲁棒性和非预期约束，通过代表性场景模拟交易价格、可再生能源和负荷的不确定性，以保证调度结果的经济性。第三，根据热机组的开/关决策以及调度模型导出的ES能级和热输出安全范围，建立实时滚动经济调度模型，确定有功功率和无功功率以及节点相电压值。在实际区域微电网上进行的数值试验验证了该方法的有效性。

索引术语:微电网，储能，稳健性，不可预测性，可再生能源。

原文摘要：

Abstract:

Due to prevailing uncertainties of renewable energy and time coupling constraints of energy storage (ES), robustness and nonanticipativity of scheduling results directly influence the operational feasibility of regional microgrids. To this end, this paper proposes a new multistage generation scheduling method for regional microgrids with renewables and ES, which can simultaneously guarantee the robustness and nonanticipativity of scheduling solutions. First, a feasibility proposition is established based on the backward derivation thoughts, which addresses the feasibility requirements of microgrids against uncertainties of renewables and loads. Second, based on this feasibility proposition, a scenario-based multistage robust scheduling model with robust and nonanticipative constraints is presented, in which the uncertainties of transaction prices, renewables, and loads are simulated via representative scenarios to guarantee the economic performance of scheduling results. Third, with on/off decisions of thermal units as well as safe ranges of ES energy levels and thermal outputs derived from the scheduling model, a real-time rolling economic dispatch model is established to determine active and reactive power as well as nodal phase voltage values. Numerical tests implemented on a real regional microgrid illustrate efficacy of the proposed method.

微电网技术的显著优势在于它可以促进可再生能源的更深层次整合。然而，可再生能源的可变性和不确定性给微电网的可靠运行带来了很大的挑战[1]，[2]。储能(ES)作为缓解可再生能源不确定性的重要资产之一[3]，[4]得到了蓬勃发展。此外，由于ES容纳可再生能源的能力一般有限，因此具有ES的微电网通常并网[5]、[6]和/或配备其他传统发电机组如火电机组，以保证供电的安全和质量。

区域微电网的典型结构如图1所示。

在设计具有可再生能源和可再生能源的区域微电网调度方案时，鲁棒性和不可预测性将直接影响实际运行中调度结果的可行性。鲁棒性[7]描述了在给定的不确定性集合内，调度方案对于任何不确定性实现都必须是可行的;非可预见性[8]是指当前调度决策只能基于当前和以前可用的信息，而不受未来未知不确定性实现的影响。事实上，正如将在II-C节中通过一个简单的例子所说明的那样，不考虑鲁棒性和不可预测性的调度结果将导致ESs的操作不可行性。为此，鲁棒性和不可预测性是微电网调度中需要考虑的两个重要因素。

在推进ES和可再生能源并网调度方面已经做了大量的工作。机会约束方法、基于场景的方法、两阶段鲁棒优化方法、区间优化方法、分布鲁棒性区域微电网的结构。

优化理论(DRO)和信息差距决策理论(IGDT)是应用广泛、流行的主流方法。

•机会约束方法采用置信区间和概率分布来描述不确定性，保证满足约束条件的概率在一定水平以上。文献[9]建立了微网调度问题的两阶段机会约束规划模型，并将频率控制纳入微网经济稳定运行。同样，在[10]中，针对孤岛微电网建立了机会约束的能量管理模型，并引入模糊集来捕获可再生能源的不确定性。此外，[11]在考虑需求和可再生能源输出不确定性的情况下，提出了一种鲁棒的机会约束方法，用于多能微电网的优化运行。

•基于场景的方法通过多个场景模拟不确定性。例如，文献[12]基于情景法建立了日前电力市场出清过程的新经济调度框架。文献[13]提出了一种基于交互能源机制的多能互联微电网协调策略，并采用基于场景的方法对负荷和可再生能源的不确定性进行了表述。文献[14]提出了一个随机单元承诺模型来探索储能系统提供有价值的电网服务的能力，并使用这些场景来模拟可再生能源和需求的不确定性。文献[15]提出了一种单相或平衡三相微电网的能量管理系统，并采用蒙特卡罗仿真方法评估其解的鲁棒性。

部分理论来源于网络，如有侵权请联系删除。

[1]Y. Zhou, Q. Zhai and L. Wu, "Optimal Operation of Regional Microgrids With Renewable and Energy Storage: Solution Robustness and Nonanticipativity Against Uncertainties," in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 13, no. 6, pp. 4218-4230, Nov. 2022, doi: 10.1109/TSG.2022.3185231.