虚拟发电厂最优调度及其储能损耗成本模型研究

发布时间：2017-10-21 13:18

  本文关键词：虚拟发电厂最优调度及其储能损耗成本模型研究

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【摘要】：近年来,虚拟发电厂(Virtual Power Plant,VPP)作为一种新兴的分布式能源管理形式在全球各地迅速发展。作为VPP的重要组成部分,电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)能够提高系统的稳定性和经济性。由于BESS固有的物化特性使其在参与VPP优化调度过程中产生不可避免的损耗成本,严重降低了VPP的经济效益,同时也会影响其最优调度策略。因此,研究BESS损耗成本对VPP参与电力市场交易所获取收益的影响,能够为VPP运营商提供更为科学合理的调度策略,提高VPP在电力市场交易中的竞争力。以此为出发点,本文对虚拟发电厂最优调度及其储能损耗成本模型进行了如下研究：本文首先引入VPP概念,提出了计及新能源出力间歇性和电力市场电价不确定性的VPP优化调度方法。结合现有电力市场机制,分析了VPP参与市场交易的主要形式。研究了两阶段随机规划的求解方法,总结了其优越性指标和适用范围。进一步引入条件风险价值对上述不确定因素引起的市场交易风险进行综合评估。然后,提出了忽略电池损耗成本的VPP优化调度模型。该模型以燃气发电机组和BESS为调度对象,考虑了风电出力和光伏发电出力的随机性。在满足发电机组出力约束、VPP安全运行约束以及BESS稳定工作等约束条件的前提下,以VPP的期望利润最大作为优化调度目标。仿真结果表明,与确定性规划相比,该随机调度方法可以有效地解决可再生能源出力和日前市场电价的不确定性问题,提高VPP参与市场交易的经济效益。最后,提出了计及电池损耗成本的VPP优化调度模型,用以解决前述研究中没有考虑电池的损耗对其寿命以及VPP最优调度决策的影响。分析了放电深度和环境温度两个因素对电池损耗成本的影响。提出了一种新的基于循环周期数法和更加全面的基于加权千瓦时法的电池损耗模型。进一步将电池损耗成本并入目标函数,得出了VPP参与短期和中长期电力市场交易的最优调度策略。在一个包含燃气发电机组、风光发电机组和BESS的VPP中进行仿真分析,结果表明该模型可以有效延长BESS寿命,同时提高VPP的经济性。本文针对VPP调度过程中电池储能系统的损耗问题,提出了计及电池损耗成本的VPP优化调度模型,可以对VPP规模化应用后的最优调度决策提供一定的借鉴和参考。
【关键词】：随机优化调度 虚拟发电厂 储能系统 电池损耗
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 术语表10-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 研究背景和意义12-15
• 1.2 国内外研究现状15-24
• 1.2.1 虚拟发电厂技术及其优化调度15-19
• 1.2.2 电池损耗模型及其寿命预测19-24
• 1.3 本文主要工作24-26
• 第2章 虚拟发电厂两阶段随机优化调度26-44
• 2.1 概述26
• 2.2 虚拟发电厂简介26-34
• 2.2.1 虚拟发电厂的概念与结构26-28
• 2.2.2 虚拟发电厂的特征28-29
• 2.2.3 虚拟发电厂的控制与调度29-30
• 2.2.4 虚拟发电厂的分类30-33
• 2.2.5 虚拟发电厂和微网的区别33-34
• 2.3 虚拟发电厂的交易模式和竞价策略34-38
• 2.3.1 虚拟发电厂参与电力市场的主要形式34-35
• 2.3.2 虚拟发电厂的竞价策略35-38
• 2.4 两阶段随机规划理论38-41
• 2.4.1 两阶段随机规划模型38-39
• 2.4.2 随机规划的优越性指标39-40
• 2.4.4 两阶段随机规划模型的求解40-41
• 2.5 风险评估理论41-43
• 2.5.1 风险价值41-42
• 2.5.2 条件风险价值42-43
• 2.6 本章小结43-44
• 第3章 忽略电池损耗成本的虚拟发电厂优化调度44-61
• 3.1 概述44
• 3.2 虚拟发电厂典型资源特性44-49
• 3.2.1 风电出力特性分析44-46
• 3.2.2 光伏发电出力特性分析46-47
• 3.2.4 微型燃气轮机特性分析47-48
• 3.2.5 储能装置特性分析48-49
• 3.3 忽略电池损耗成本的虚拟发电厂优化调度模型49-54
• 3.3.1 问题描述49-51
• 3.3.2 目标函数51-52
• 3.3.3 约束条件52-54
• 3.4 算例分析54-59
• 3.4.1 仿真环境54-56
• 3.4.2 结果分析56-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 计及电池损耗成本的虚拟发电厂优化调度61-98
• 4.1 概述61
• 4.2 电池损耗模型及其寿命预测61-71
• 4.2.1 基于循环周期数法的电池损耗模型61-65
• 4.2.2 基于加权千瓦时法的电池损耗模型65-68
• 4.2.3 电池寿命预测68-71
• 4.3 基于循环周期数法电池损耗模型的虚拟发电厂短期优化调度71-82
• 4.3.1 问题描述71
• 4.3.2 目标函数71
• 4.3.3 约束条件71
• 4.3.4 风险评估71-72
• 4.3.5 算例分析72-82
• 4.4 基于加权千瓦时法电池损耗模型的虚拟发电厂中长期优化调度82-96
• 4.4.1 问题描述82
• 4.4.2 目标函数82
• 4.4.3 约束条件82-84
• 4.4.4 算例分析84-96
• 4.5 本章小结96-98
• 结论与展望98-100
• 参考文献100-107
• 致谢107-108
• 附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果108

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本文编号：1073569