微网与储能系统容量优化规划

【摘要】：微网凭借其灵活的运行方式（并网与孤岛模式间灵活切换）、能量梯级利用、提供可定制电源等特征，能够为电力公司、用户产生巨大的经济及社会效益。但目前分布式电源（尤其是储能）造价昂贵，限制了微网和储能系统的推广及应用。因此，微网与储能系统容量优化规划十分重要。针对当前相关研究工作的不足，以成本效益及频谱分析相关理论为研究工具，本文对微网及储能系统容量优化规划模型与方法进行了深入的研究，具体工作如下： （1）从用户角度出发，提出了微网综合成本费用定量分析、评估方法。从用户购电、分布式能源、供热、环境治理、停电损失、网损、配电变压器费用及运行备用收益等方面提出了微网成本费用详细的定量分析模型与计算方法。 （2）建立了微网综合能源优化规划模型（planningdesign for Microgrid，PDMG）。首先，对典型分布式能源及负荷进行准稳态建模。将负荷按照能源需求形式及可靠性需求不同划分为重要纯电负荷、一般纯电负荷、热负荷和冷负荷四类；然后，以微网综合成本等年值最低为优化目标，以系统冷、热、电功率平衡，电网、分布式能源运行约束，可靠性约束等为约束，提出了微网综合能源优化规划模型。应用分布式能源客户选择模型（distributed energy resources customeradoption model，DER-CAM）与本文提出的PDMG模型对某校园微网进行优化规划。研究结果表明了本文模型的有效性。 （3）提出了基于频谱分析的储能系统容量优化模型与方法。为抑制间歇式可再生能源输出波动对电网的不利影响，提出了用于平滑可再生能源发电系统功率输出的储能系统容量优化确定方法。利用离散傅里叶变换（discrete Fouriertransform，DFT）对可再生能源输出功率进行频谱分析；基于频谱分析结果，考虑储能系统充放电效率、荷电状态（state of charge，SOC）及可再生能源发电系统目标功率输出波动率等约束，确定所需储能系统最小容量。针对高可再生能源渗透率并网微网联络线功率波动对电网的不利影响，提出了用于控制联络线功率输出的储能系统容量优化确定方法。基于微网平滑联络线功率所需可控功率输出的频谱分析结果，优化选取满足联络线功率控制目标、微网内部设备输出功率限制、储能系统效率及SOC运行约束的储能系统额定功率及容量。算例研究证明了本文所提方法的有效性。