微电网电源容量优化配置及经济性分析

发布时间：2017-04-13 10:53

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【摘要】：微网是分布式电源的重要载体之一,其凭借灵活的运行方式、能量梯级利用、可提供定制电源等特征,能够为电力公司、用户带来巨大的经济和社会效益。但是目前阶段,分布式电源的昂贵价格,限制了微网的推广及应用,因此合理规划微网的电源容量十分重要。针对当前相关研究的不足,本文利用机会约束规划理论、频谱分析方法以及成本效益分析理论等为研究工具,对微网的电源容量优化配置模型与方法进行了深入的研究,并对微网的经济性进行了一定的研究。具体工作如下：首先,针对并网型风光储微电网,提出了一种基于机会约束规划理论,以微电网年平均综合成本和微网自供电能力为优化目标的容量配置模型。将模型中含有不确定因素的目标函数和约束条件,用满足一定置信水平的概率形式来表示,使得所建立的模型更加符合实际。利用基于随机模拟的NSGA-Ⅱ算法对该模型进行了求解,并利用效用理论给出了不同的设计要求下的推荐方案。其次,围绕风光柴储孤立微电网,提出了一种优化蓄电池工作状态,以提高系统全寿命周期经济性的多能源的柴储协调能量控制策略。利用混沌自由搜索算法对孤立微电网进行仿真计算,从仿真计算结果可以看出,本文所提出的控制策略兼顾了各种设备的运行约束限制,在延长电池寿命上具有较大优势,运行策略可使整个系统的全寿命周期的运行经济性以及环保性获得提高。以风光互补独立微网系统为对象,考虑储能设备的运行特性对其循环使用寿命的影响,对微网混合储能容量优化配置进行了研究。在对微网净负荷功率进行频谱分析的基础上,提出了协调蓄电池与超级电容器运行的混合储能系统功率分配策略。通过分析储能设备的成本结构,建立了以混合储能年综合最小成本为目标函数,同时考虑储能充放电功率、剩余电量等约束条件的微网混合储能容量优化模型。最后,本文提出了一种定量评估微网的综合经济效益的新方法。通过与传统集中式发电方式进行对比,建立了考虑微网设备投资和运行与维护的成本及环境效益、网损效益、延缓电网建设效益、可靠性效益、节能效益的微网成本与收益的计算模型。将该方法具体应用于某微网典型算例,评估了微网的综合经济效益。通过分析影响微网经济性的因素,提出了提高微网经济性的措施。
【关键词】：微电网 容量配置 机会约束规划 效用理论 频谱分析 成本效益
【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】：TM727
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 微电网电源容量优化配置的研究现状12-14
• 1.2.2 储能容量优化配置研究现状14-16
• 1.2.3 微网经济性分析研究现状16-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第2章 考虑自供电能力的并网微网电源容量优化配置19-33
• 2.1 微网的系统结构及微源模型19-22
• 2.1.1 微网系统结构19
• 2.1.2 微源数学模型19-22
• 2.2 并网型微电网多目标优化配置22-29
• 2.2.1 机会约束规划简介22-23
• 2.2.2 并网微网运行控制策略23-24
• 2.2.3 容量优化配置目标函数24-26
• 2.2.4 容量优化配置约束条件26
• 2.2.5 模型求解方法26-29
• 2.3 算例分析29-32
• 2.3.1 原始数据29-30
• 2.3.2 算例结果及分析30-31
• 2.3.3 约束条件置信度对配置的影响31-32
• 2.3.4 典型数据下的配置情况分析32
• 2.4 本章总结32-33
• 第3章 基于柴储协调优化的独立型微网容量优化配置33-46
• 3.1 独立微网系统结构及运行控制策略33-35
• 3.1.1 独立微网系统结构33
• 3.1.2 独立微网控制策略33-35
• 3.2 优化设计模型35-41
• 3.2.1 柴油机模型35-36
• 3.2.2 蓄电池寿命模型36-37
• 3.2.3 目标函数37-38
• 3.2.4 约束条件38-39
• 3.2.5 模型求解方法39-41
• 3.3 算例分析41-45
• 3.3.1 算例数据41-42
• 3.3.2 不同策略配置的对比分析42-44
• 3.3.3 供电可靠性约束对配置的影响分析44
• 3.3.4 混沌自由搜索算法与其他算法的比较44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 微网混合储能容量优化配置的频谱分析方法46-55
• 4.1 基于频谱分析的混合储能功率分配策略46-49
• 4.1.1 净功率的离散傅里叶变换47-48
• 4.1.2 蓄电池和超级电容器时域功率指令的获取48
• 4.1.3 储能系统充放电功率的修正48-49
• 4.2 混合储能容量优化49-50
• 4.2.1 蓄电池和超级电容器的容量确定方法49-50
• 4.3 算例分析50-54
• 4.3.1 原始数据50-51
• 4.3.2 优化结果与分析51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 考虑综合效益的微网经济性评估55-63
• 5.1 微网经济性分析55-56
• 5.1.1 成本效益分析方法55
• 5.1.2 成本效益分析指标体系55-56
• 5.2 微网的成本分析56-57
• 5.2.1 相对年均设备投资成本56
• 5.2.2 相对运行维护成本56-57
• 5.3 微网的效益分析57-59
• 5.3.1 环境效益57-58
• 5.3.2 网损效益58
• 5.3.3 延缓电网建设的效益58
• 5.3.4 可靠性效益58-59
• 5.3.5 节能效益59
• 5.4 算例及分析59-61
• 5.4.1 典型算例及结果59-60
• 5.4.2 影响微网经济性因素分析60-61
• 5.4.3 提高微网经济性的措施61
• 5.5 本章小结61-63
• 结论与展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 附录 攻读学位期间取得的研究成果70

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本文编号：303417