基于经济性最优MPC的微电网能量管理策略研究

发布时间：2020-04-11 00:28

【摘要】：随着环境污染和能源紧缺问题日益严重,人类对电能需求逐年增加,环境与资源的矛盾日益突出。大力发展以风、光为代表的低碳新能源,提高可再生能源在电网中的渗透性,是解决以上问题的重要途径之一。近年来,流行的微电网技术提高了分布式发电的供电可靠性,通过分布式电源,特别是可再生能源的大规模接入和应用,实现了分布式电源和负荷的一体化运行;世界各国政府也正在鼓励可再生能源发电的大面积推广与新能源发电技术的研发工作。微电网系统是一个具有混合动态特性的混杂系统。新能源的间歇性、负荷类型的多样性、网络拓扑的复杂性及电力市场约束等技术难题的出现,使得传统的能源管理策略难以满足实际的控制需求。为了保证微电网的安全行、可靠性和经济性,就需要对微电网能量管理问题进行研究。本文针对模型预测控制中系统新能源发电预测和负荷预测的数值跟实际真实值之间存在差异,由预测输入信号计算得到的能量调度方案必然不会满足真实系统的能量平衡的问题,采用在模型预测控制的滚动闭环模型上增加前馈控制的策略,通过实时监测发电端和用户端实际的功率值计算得到系统总的预测误差值,再将预测误差值分配给各个能量调度单元实现系统的实时功率平衡。本文首先介绍了日前计划调度策略,并结合算例给出了日前调度策略优化步骤和程序代码求出了仿真结果。紧接着分析了日前调度的弊端,然后在日前调度策略中加入滚动优化环节和反馈矫正环节引出了MPC策略,并详细介绍了模型预测控制基本原理和结构,然后给出了MPC策略优化步骤和代码程序求出了仿真结果。通过两种策略结果的对比得出了MPC策略一天的总成本比日前调度经济策略一天的总成本降低了6.21%。考虑到实际系统存在的预测误差问题会给MPC策略的系统平衡带来影响。本文先简单分析和计算了传统配电网的调节方式(限功率或切负荷)下的补偿预测误差的费用。紧接着提出了实时监测发电和负荷的数据并通过前馈控制将系统总预测误差分配到各能量调度单元的策略(考虑系统约束如功率阈值),在MPC策略优化步骤的基础上改进,得出了改进后MPC策略优化步骤和程序代码并求出了仿真结果。通过对比,得到了改进后的MPC策略一天的总成本比MPC策略一天的总成本降低了22.69%的结果。
【图文】：

图 2.1 微电网系统拓扑结构系统结构的能量流动开始分析，光伏侧和风机侧是微电网主要的能量输负载侧是微电网主要能量输出单元，配电网和蓄电池可以进行双向的能作，主要是为了保证当输入单元和输出单元单位时间功率不平衡而需要的额外功率单元。本文的目的就是以整个微电网的最小化经济运行成本通过预测和实时监测发电单元和用电单元的数据，监测蓄电池各时刻 SO来判断每个时刻微电网与配电网的功率交互值以及蓄电池的充放电功率每个时刻微电网的具体动作。具体的能量管理结构图如图 2.2 所示。该图控制器通过收集系统发电和用电信息，并根据蓄电池剩余的 SOC 量设计能量调度方法，通过控制蓄电池充放电和控制逆变器达到微电网跟配电双向流动来达到系统总的能量平衡和总的运行成本最低的两个目标实现。

图 2.1 微电网系统拓扑结构量流动开始分析，光伏侧和风机侧是微网主要能量输出单元，配电网和蓄电池了保证当输入单元和输出单元单位时间元。本文的目的就是以整个微电网的最时监测发电单元和用电单元的数据，监刻微电网与配电网的功率交互值以及蓄网的具体动作。具体的能量管理结构图集系统发电和用电信息，并根据蓄电池，通过控制蓄电池充放电和控制逆变器到系统总的能量平衡和总的运行成本最
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

【参考文献】

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本文编号：2622904