考虑需求侧管理的微电网多目标优化运行研究

发布时间：2020-08-19 18:57

【摘要】：微网是由电源侧、负荷侧、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网能够实现自我控制、自我保护和自我管理的功能。需求侧管理是指对用户侧实行的管理。通过引导用户在用电高峰时少用电,在用电低谷时多用电。与以往只考虑电源侧的微网调度不同,将需求侧负荷考虑到整个微网日前优化调度研究中,不仅可以缓解供电压力,节省整个电网运行成本还能够起到改善能源结构和保护环境的作用。本文主要研究内容包括:首先对微电网中分布式电源(风力发电,光伏电池)建立数学模型。介绍了储能系统中蓄电池和超级电容的工作原理然后建立储能系统模型。对于需求侧部分介绍了各负荷分类及特点,由于地板及围护结构具有一定的蓄热和保温能力,当供暖负荷变化时,室内作用温度的变化较为缓慢,利用这一特性我们选取供暖地板为需求侧主要研究对象。地暖作为需求侧负荷在微网中能够改善用户用电方式,起到削峰填谷的作用,提高了微网运行的经济性。其次建立了含风电、光伏电池、储能系统、需求侧部分以地暖负荷为例的微电网多目标优化模型。共有两个目标函数,第一个目标函数是使整个微网运行经济成本最低,第二个目标函数是使用户舒适度最优。由于考虑到光伏、风力发电的出力及负荷功率的不确定性,故原来由用电负荷、分布式电源出力等功率预测值所决定的等式约束难以符合现在的情况。我们引入区间数理论来表述含不确定因素的优化调度目标函数及约束条件。建立了含区间变量的微电网多目标优化模型。最后,先介绍NSGA-Ⅱ算法的原理流程并引入区间可信度与区间拥挤距离的概念,在NSGA-Ⅱ算法的基础上改进出一种适用于求解含区间变量的微网多目标优化问题的方法。以冬季供暖场景为例,选取100户居民的住宅建筑取调度周期为1h,共24个调度时段为实例,通过仿真通过设置不同的目标函数权重系数、区间可信度以及区间约束可能度对微网优化调度结果进行分析。充分挖掘需求侧管理在微网中发挥的作用,以保证在用户舒适度的前提下有效降低微电网的运行成本,提升微电网综合能源利用效率。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM732
【图文】：

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华北电力大学硕士学位论文2014 年，我国开始涉足微电网领域，在政府的鼓励下，我国微电网的研究显现出全面向上的势头。随后国家制定了微电网相关规定，鼓励开展微电网方面的研究。鼓励科研单位和企业合作，将科研跟应用紧密相连。并通过设置各种国家专项科研项目积极调动各大研究院与企业的积极性，让大家都参与到微电网技术的开发研究中来。在国家批准的项目基金支持下，天津大学成立了微电网研究团队。他们建立了小型及综合微网实验室，研究微网的规划设计、能量管理以及系统的自我控制与保护功能。其建立的微网中含风力发电、光伏发电，还装配了储能装置和需求侧可控制负荷，其结构如图 1-1 所示。可以与大电网相连运行也可以孤网运行，两种运行状态可以随意切换。

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华北电力大学硕士学位论文，由于排序等级的不同，计算出的值也比较波迭代进化，最终也会近似等于一个定值。这个设计计算进化个体密集程度。避免让种群个体都挤在一起键信息对最后的结果产生影响。NSGA-II 相较利用个体的聚集程度来评判一个种群个体所处的出是拥挤度距离的概念。

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表 4-3 储能设备参数充电效率c 放电效率disc 充放电功率 kWh 储能量 kWh初始电量0E（kWh）充电成本（元/kWh）放电成本（元/kWh）上限SiP /SiP 下限SiP /SiP 上限E下限E0.9 0.9 80 0 550 50 150 0.01 0.014.3.2 算例结果讨论与分析根据上述求解方法，假设用户可以接受温度在设定温度的 5oC 的范围内波动，将区间可信度设定为 0.8。约束可能度水平为 0.8，综合考虑经济性目标函数与用户舒适度目标函数，我们得到了 24h 微电网日前优化调度结果如图 4-11 所示。图中包括各个调度时段的电制热系统消耗电功率、电储能系统充放电功率（放电为正，充电为负）、与大电网的交换功率（购电为正）以及室内作用温度、室外温度以及设定温度，其中室内作用温度，室外温度，作用温度以及购电功率都是区间变量，故用区间上下限表示。

【参考文献】