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分布式电源的优化调度

杨为  
【摘要】: 诸如光伏发电、风力发电等分布式发电单元具有清洁无污染等优点,是未来解决能源和环境问题的重要途径之一。将分布式能源和负载看成一个可控制的系统形成一个区域性的微网,这种系统的观点有效的解决了不可控的分布式单元并网渗透率的问题,大大促进了分布式发电的发展,目前世界各国都将微网作为智能电网发展方向之一。研究分布式发电系统能量优化管理的模型、调度策略和算法,有助于提高系统运行的经济性和效率,同时减少CO2的排放量,也有利于提供定制的电能服务。 经济运行是微网是否推向市场化的关键因素之一。目前对微网内单元模型的研究已开展了大量工作,然而对系统能量优化管理等问题的研究却较少。在对风力发电机组、光伏发电系统、燃料电池、柴油机等单元级发电特性模型研究的基础上,该文建立各种分布式电源稳态计算模型,并探讨了它们的并网调度特性。基于并网及孤岛运行模式,提出了微网的多目标能量优化管理模型和调度策略,并用遗传算法分别求取系统运行费用最小、环境效益最大和综合效益最好下的各发电单元出力。重点研究了运行模式、可再生能源竞争力、市场政策和需求侧管理等因素对于能量优化调度出力的影响。算例表明,文中提出的模型、策略及方法是合理的。从动态系统最优控制的角度,分析了含储能单元的微网能量控制问题。建立了微网系统多时段能量控制的模型,并设计出相应的动态规划算法,最后通过算例验证了模型和算法。 依托合肥工业大学分布式发电实验室,文中采用集中分层控制的思想,初步设计开发了微网能量管理系统(MG-EMS)。已设计的微网实验室结构可根据实验需要自由改变,针对微网并网及孤岛运行、储能单元作用的研究等情况,提出了4种典型的微网能量管理系统硬件结构。遵守IEC 61970等国际标准,利用公共对象请求代理体现结构(CORBA)、图模库一体化(IGML)、ActiveX等技术,设计并初步开发了MG-EMS的软件支撑平台,主要包括分布式网络通信层、数据库层和公共服务层等。考虑了微网特有的特点,提出了MG-EMS高级应用软件开发方法,并已完成部分高级应用软件(如,微网经济调度软件模块)的开发工作。在微网子系统的正常运行中,支撑平台和部分高级应用软件的正确性得到了验证。相关实验及结果为微网理论研究和工程实践打下了坚实的基础。


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