交直流混合微电网的优化配置与日前优化调度研究

发布时间：2020-08-10 13:51

【摘要】：环境问题和能源危机日益严峻,世界各国已经将目光转向新能源的开发利用。微电网技术以清洁能源利用率高与控制灵活等优势得到了广泛的应用。交直流混合微电网兼具交流微电网与直流微电网的优点,是目前微电网的研究热点。优化配置与经济调度问题是微电网研究中的关键问题,优化配置与经济调度是否合理直接决定着微电网的经济可靠运行。为解决交直流混合微电网的合理配置与经济调度问题,本文深入研究了交直流混合微电网的优化配置与日前优化调度,主要内容如下:首先,给出了交直流混合微电网的典型拓扑结构,并分析了其能量流动情况。给出了光伏电池、风力发电机以及蓄电池输出功率的数学模型。其次,针对交直流混合微电网进行了分布式电源的选址定容研究。分析了分布式电源的接入对交直流混合微电网的有功网损和节点电压的影响。以节点的网损灵敏度和电压灵敏度为定址指标来选取分布式电源的接入节点;在完成分布式电源选址的基础上进行了容量优化,综合考虑系统运行的经济性与稳定性,建立了以系统有功网损以及各节点电压总偏差均最小的目标函数,并通过粒子群优化算法优化了相应节点接入分布式电源的容量,使交直流混合微电网达到了经济稳定运行的目的。然后,研究了基于分时电价蓄电池充放电控制策略的交直流混合微电网的容量优化问题。建立了计及了换流器损耗的交直流混合微电网全寿命周期内等年值成本最小的经济成本目标函数。提出将环境友好指标约束与自治指标约束以惩罚项的形式计入目标函数中参与优化。针对该模型,考虑风、光的波动性,制定了基于分时电价蓄电池充放电的运行控制策略。采用粒子群优化算法进行优化求解,得出不同交直流负荷比例下风机、光伏电池组、蓄电池的安装容量。将优化结果进行对比分析,得出在该运行控制策略下交直流混合微电网的容量配置原则。最后,在完成优化配置的基础上针对交直流混合微电网进行了日前优化调度研究。综合考虑经济性指标和可靠性指标,建立了日前优化调度模型。制定了相应的优化调度策略,以粒子群算法进行优化,得出了一个调度周期的经济成本和清洁能源电量自给率。分析了一个调度日内的能量调度情况,验证了模型和方法的有效性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73
【图文】：

4.2交直流混合微电网的结构本章采用的交直流混合微电网的结构示意图如图4-1所示。并网方式采用基于交流母线的并网方式。风机与光伏阵列分别通过AC/AC变换器与DC/DC变换器分别接入交流母线与直流母线。基于本文制定的运行控制策略，固定低谷电价时段微电网从大电网购电为蓄电池充电，蓄电池接入交流侧母线相比接入直流母有更少的能量损耗，因此本文将蓄电池组通过DC/AC变换器接入交流母线。交流母线与直流母线通过双向AC/DC功率变换器进行能量交换。交流负荷与直流负荷分别接入交流母线与直流母线。交流侧直流侧PCC直流负荷大电网DC/DC光伏电池板交流负荷铅酸蓄电池DC/ACAC/DC风机AC/AC图4-1交直流混合微电网的结构示意图4.3交直流混合微电网的容量优化模型4.3.1全寿命周期经济成本模型本章考虑了微电网全寿命周期内设备投资成本、运行维护成本、置换成本以及设备残值，并将换流器的损耗及微电网与大电网交换的电能折算为经济成本计入经济成本函数中得出等年值成本。(1)设备投资成本I I I I IWT PV SB CONC C C C C(4-1)式中IC ——为全寿命周期内全部设备投资成本；IWTC —

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