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微网容量优化配置与能量优化管理研究

石庆均  
【摘要】:基于电力电子技术、分布式发电技术和储能技术的微网技术能够整合分布式发电的各项优势,便利可再生能源的接入,协调分布式电源与大电网间的矛盾,成为大电网的有益补充,目前世界各国都将微网作为智能电网发展的重要组成部分。微网容量优化配置是微网规划设计阶段的重要内容,对于提高系统供电可靠性和运行经济性具有重要意义;微网能量优化管理是实现微网安全、可靠、经济、高效运行的重要保障。 本文研究了微网容量优化配置与能量优化管理问题,主要研究内容如下: (1)针对风光储独立供电微网,建立了其容量优化配置模型,提出了基于粒子群优化算法的微网容量优化配置模型求解方法,在算例中分别以蓄电池和电解槽-储氢罐-燃料电池循环系统作为储能单元对风光储独立供电微网的容量优化配置进行了评价分析,结果表明使用蓄电池储能系统更经济,并且发现合理地评估停电损失和设置可靠性指标是降低微网电源冗余投资的有效手段之一; (2)针对并网运行模式下的微网提出微网实时能量优化管理方法,首先根据大电网负荷情况将一天24小时划分为峰、平、谷三种时段,然后在微电网实时运行过程中实时监测微电网内蓄电池的工作状态,根据当前所处的不同时段和蓄电池所处的不同工作状态采用不同的能量优化策略,通过算例验证了方法不仅能实现微网的实时经济运行,还能辅助大电网进行“削峰填谷”; (3)针对独立运行模式下的微网提出基于多时间尺度协调的微网能量管理策略,将微网能量优化管理问题划分为日前计划和实时调度两个阶段。在日前计划阶段,通过求解建立的日前可控型微电源启停优化模型得到各可控型微电源全天各时段的最优开停状态;在实时调度阶段,将遵从日前计划结果,分别针对包含或不包含储能装置的微网提出了对应的两种实时能量管理策略。在实时能量管理策略中,将储能装置的能量状态划分为4个区间(针对包含储能装置的微网),根据当前的储能装置能量状态所处的不同区间、系统净负荷功率大小及被安排运行的可控型微电源的基点运行功率的范围,采用不同的调度策略,引入了负荷竞价策略,增加了切负荷和卸荷作为功率调节手段。通过算例验证了所提出的基于多时间尺度协调的微网能量管理策略不仅能确保微网可靠、经济、持续地独立运行,还有利于减小微网对储能容量的配置需求。


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