基于改进蝙蝠算法的多能互补微电网优化调度研究

发布时间：2020-07-19 02:00

【摘要】：随着科技的迅猛发展,带来了诸多环境问题,而环境的日益恶化,也使得人们对环保越来越重视。电力,是现代人类生活不可或缺的能源,而传统发电方式,例如火电等,会排放大量的温室气体和污染环境气体,因此以新能源发电为核心的微电网系统被提出并在近几年得到了迅猛的发展和应用。但是,由于微电网技术目前还不是十分完善,例如清洁能源发电的一些问题没有被完全解决,包括如何提高清洁能源发电的消纳问题,包含清洁能源的微电网运行成本较高的问题等。针对目前微电网研究过程中存在的问题,本文提出了一些方法和策略,对改善微电网技术中存在的问题具有重要意义。本文主要对含有风机、光伏、蓄电池储能以及柴油备用发电单元的多能互补微电网优化调度进行研究。首先,针对典型微电网系统的结构,对其系统内的各个分布式单元进行建模分析,主要包括风机、太阳能、柴油发电机以及蓄电池储能系统的建模,并对微电网能量管理系统进行简单说明,为后续章节的研究奠定基础。然后,建立本文所要分析研究的多能互补微电网系统结构,并构建以微电网系统总运行成本费用最低为目标函数,对系统内的各个分布式单元进行详细分析,针对蓄电池储能系统的运行成本模型,除了考虑其运行维护成本和折旧成本,还考虑了蓄电池储能系统的电能损耗成本,使得对蓄电池储能系统的经济性分析更为完善。除此之外,还计及柴油发电机运行所带来的环境成本,并提出了多能互补微电网优化调度策略。综合多能互补微电网系统的运行成本和优化调度策略,通过对智能优化算法——蝙蝠算法进行改进,并运用到求解本文所构建的数学模型中,使其更高效的求解本文所提出的优化调度问题。通过算例仿真验证了算法的有效性,得到了多能互补微电网的优化调度结果。最后,综合考虑多能互补微电网的并网运行和孤岛运行两种运行模式,建立以多能互补微电网系统的总成本最低和清洁能源发电的利用率最大为目标的多目标数学模型,设定四种微电网系统运行的特殊场景,提出微电网系统两种运行模式下不同的优化调度策略,继续通过改进蝙蝠算法进行模型的求解,并通过算例仿真对比分析多能互补微电网在四种场景下的优化调度结果,对比微电网系统并/离网运行各自的特点及优劣,制定了权衡清洁能源出力和微电网系统运行经济性的优化调度方案。综上,本文主要针对多能互补微电网两种运行模式、四种运行场景进行优化调度分析和研究,得出相应的最优运行方案。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73
【图文】：

4 多能互补微电网并/离网运行模式下的多目标优化调度49图4-11 场景一并网运行模式微电网仿真结果 图4-12 场景一孤岛运行模式微电网仿真结果Figure 4-11 Scenario 1 Simulation results Figure 4-12 Scenario 1 Simulation resultsof microgrid with grid-connected operation mode of islanded operation mode microgrid表 4-7 场景一多能互补微电网优化调度结果Table 5-5 Scenario 1 Optimal dispatching results of multi-energy complementary microgrid多能互补微电网 F1 F2 F3孤岛运行 163628.3725 - 3227.86并网运行 - 162002.1307 3658.67场景二条件孤岛运行模式下的多能互补微电网系统内的风机、光伏和柴油发电机的优化调度结果以及各个时段的蓄电池储能的充放电情况如图 4-13 和图 4-14 所示。由图可知，在场景二情况下风光资源充足，但系统负荷较大的情况，这种场景下的柴油发电机在部分负荷高峰时启动，微电网系统仍能够满足独立运行，弃风弃光功率不大并且没有切负荷运行状态。

4 多能互补微电网并/离网运行模式下的多目标优化调度49图4-11 场景一并网运行模式微电网仿真结果 图4-12 场景一孤岛运行模式微电网仿真结果Figure 4-11 Scenario 1 Simulation results Figure 4-12 Scenario 1 Simulation resultsof microgrid with grid-connected operation mode of islanded operation mode microgrid表 4-7 场景一多能互补微电网优化调度结果Table 5-5 Scenario 1 Optimal dispatching results of multi-energy complementary microgrid多能互补微电网 F1 F2 F3孤岛运行 163628.3725 - 3227.86并网运行 - 162002.1307 3658.67场景二条件孤岛运行模式下的多能互补微电网系统内的风机、光伏和柴油发电机的优化调度结果以及各个时段的蓄电池储能的充放电情况如图 4-13 和图 4-14 所示。由图可知，在场景二情况下风光资源充足，但系统负荷较大的情况，这种场景下的柴油发电机在部分负荷高峰时启动，微电网系统仍能够满足独立运行，弃风弃光功率不大并且没有切负荷运行状态。

4 多能互补微电网并/离网运行模式下的多目标优化调度53图4-15 场景二并网运行模式微电网仿真结果 图4-16 场景二孤岛运行模式微电网仿真结果Figure 4-15 Scenario 2 Simulation results Figure 4-16 Scenario 2 Simulation resultsof microgrid with grid-connected operation mode of islanded operation mode microgrid表 4-8 场景二多能互补微电网优化调度结果Table 5-5 Scenario 2 Optimal dispatching results of multi-energy complementary microgrid多能互补微电网 F1 F2 F3孤岛运行 165362.0237 - 3542.94并网运行 - 163011.8129 3664.54场景三条件孤岛运行模式下的多能互补微电网系统内的风机、光伏和柴油发电机的优化调度结果以及各个时段的蓄电池储能的充放电情况如图 4-17 和图 4-18 所示。由图可知，场景三中的风光资源就有明显的不足，当负荷需求小在场景二情况下风光资源充足，但系统负荷较大的情况，这种场景下的柴油发电机在部分负荷高峰时启动，微电网系统仍能够满足独立运行，弃风弃光功率不大并且没有切负荷运行状态。

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本文编号：2761734