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清洁能源集群规划方法及协调优化研究

潘星辰  
【摘要】:以煤炭、石油等化石能源作为主要一次能源转换成电能的能源消费模式亟待改变,大规模清洁能源作为一次能源转换为电能接入电网将成为未来电网发展不可阻挡的趋势。但由于清洁能源的自身的波动性与不确定性,其大规模接入电网将对电网的安全稳定运行带来不小的压力。与此同时,主动配电网可以将不同形式的清洁能源发电进行集成管理,可以提升清洁能源发电消纳水平与系统的可靠性、经济性。针对清洁能源集群并网的运行管理问题,本文提出了清洁能源集群规划配置方法及其优化运行模型;针对清洁能源集群出力的不确定性,本文分析了其出力不确定性模型。基于随机机会约束规划理论和不确定二层规划模型建立主动配电网清洁能源规划配置和运行二层规划模型,上层模型中计及系统清洁能源出力不确定性,考虑设备购置成本、设备安装成本、设备维护成本、系统综合运行成本以及设备残值回收建立规划配置模型的目标函数,计及功率平衡约束,供电可靠性约束等必要约束条件建立模型。下层模型中以综合运行成本为目标函数,计及微电源运行约束等必要约束条件,向上层模型反馈综合运行成本。针对机会约束形式的目标函数和概率形式的约束条件通过不确定函数模拟技术进行计算。本文对基本人工鱼群算法引入反馈策略,改进自适应步长以及全局记录。基于改进人工鱼群算法针对所建立的不确定二层规划模型上层和下层分别设计模型求解流程。仿真算例中设置四种配置情景运行所建立的模型,通过不同情景下的规划配置指标对比验证了所建立模型的有效性。计算结果表明,主动配电网在规划配置清洁能源时运行在并网运行模式下以及计及系统需求侧管理资源时的综合规划成本更低,经济性更优,同时改进人工鱼群算法相比于基本人工鱼群算法求解性能更优,不确定二层规划模型能够揭示系统规划配置的经济性和可靠性之间的规律,为规划决策提供有益参考。


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