光伏储能微电网经济运行优化策略研究

【摘要】：光伏发电的不稳定性和高成本一直制约着光伏储能微电网的发展,同时高品质电能需求的增长和分时电价政策的普遍实施,为光伏储能微电网的电能分配提出了新的挑战。因此,光伏储能微电网运行优化问题逐渐成为当前的研究热点。本文研究的光伏储能微电网系统由光伏发电单元、蓄电池、配电网、并网逆变器、双向逆变器和用电负载组成。在系统部件特性分析的基础上,基于分时电价政策,考虑光伏输出功率与用电负荷的随机性,在建模方法、模型求解及其鲁棒性等方面展开研究。主要研究工作如下：首先,介绍光伏储能微电网系统的基本结构,分析太阳能电池板、蓄电池组和逆变器的基本特性,以及基于“雨流法”的蓄电池折旧成本计算方法。在此基础上,采用非等间隔的时段划分方法,以运行成本最小为优化目标,考虑功率平衡约束、电网功率交互限幅约束、蓄电池功率限幅约束以及荷电状态相关约束,建立了光伏储能微电网确定型运行优化模型。其次,针对所建模型,在传统交叉熵算法的基础上,改进其样本生成方法和概率分布更新方法,给出了运用交叉熵算法求解运行优化模型的完整步骤。利用山东大学10kW离并网混合光伏储能微电网系统的运行数据,对所建模型及其求解算法进行仿真验证。结果表明,所得优化策略可有效降低系统运行成本,特别是当蓄电池更换成本较低时优化效果尤为明显,验证了模型和算法的有效性。最后,考虑光伏输出功率与用电负荷的不确定性,将其视作区间数处理,运用最小最大后悔度法,在确定型优化模型的基础上建立了光伏储能微电网鲁棒优化模型,并利用基于交叉熵的两阶段松弛算法进行求解。结合实际系统的运行数据对模型及其求解算法进行仿真验证,将结果与基于确定型模型的优化策略进行对比分析。仿真结果表明,鲁棒优化模型所得策略在预期情况下的表现虽略逊于确定型模型,但能够更好地适应不确定参数的各种可能取值,特别是当蓄电池更换成本较低时,鲁棒优化模型相对于确定型优化模型优势更加明显。