基于动态能耗模型的微电网经济运行优化

发布时间：2019-08-28 18:13

【摘要】：微电网系统具有较高的运营成本,为实现其经济运行,需要对系统的能耗量和运行成本给出准确的描述。基于微电网系统内冷、热、电等多种负荷的能耗特性及各能耗设备的运行工况特性,通过对数据的分析拟合得到系统内各能耗设备的动态能耗模型。考虑一次能源对冷、热、电3种负荷的转换利用方式及各能源之间的互补关系,构建了微电网系统的经济运行模型。利用量子行为粒子群优化算法对其进行优化求解,得到系统的最佳能源结构及综合运行成本。采用不同的算例对提出模型的有效性和可行性进行了验证,为微电网的能耗及经济性分析提供了一种新的思路和方法。
【图文】：

过程图,能源转化,过程

靠煞治?部分:一部分为非发电用气，主要通过直接燃烧的方式用于日常生活所需;另一部分为发电用气，通过构建冷热电联产系统，实现对能源的梯级利用，进一步提高了系统对能源的利用率。然而，燃气的供应量要受自身输配管网系统、气候等因素的影响，单位时间内对燃料的供应量存在一定的极限，在供应不足的情况下，需借助其他能源的转化进行补充，以满足能耗需求。风能和太阳能，作为可再生清洁能源的典型代表，具有零能耗、零污染的节能环保特性，对两者的能耗，以其转化的电能量作为计量。系统能源结构及其转化过程如图1所示。1．2动态能耗模型1．2．1风能发电风机的实际输出功率由当前风速的大小决定，而风速过大或者过小都将直接影响风机的正常工作［21］。为此，风机的实际输出功率与风速之间存在如下函数关系:图1系统能源转化过程Fig．1EnergytransformationmodePwt=0，v＜vci;α·v3－β·Pwt0，vci＜v＜v0;Pwt0，v0＜v＜vco;0，v＞vco(1)式中，α=Pwt0/(v30－v3ci)，β=v3ci/(v30－v3ci)，Pwt0为风机额定输出功率，vci为风机切入风速，v0为风机额定风速，vco为风机切出风速。1．2．2太阳能发电光伏电池的电能输出量受太阳辐射值、环境温度、电池板组件温度等多种因素的影响［22］，因而光伏电池的输出功率的数学表达式可写为:Ppv=Pstc·GacGstc·［1+k·(Tc－Tr)］(2)式中，Ppv为光伏电池的实际输出功率，，Pstc为标准测试条件下电池输出功率，Gac为实际辐照强度，Gstc为标准测试条件下辐照强度，k功率温度系数，Tc为电池板实时工作温度，Tr为参

负荷结构,电能,大电网

图2夏季典型日负荷结构Fig．2Loadconstructioninsummertypicalday图3冬季典型日负荷结构Fig．3Loadconstructioninwintertypicalday系统采用以热定电的运行模式，以综合经济运行成本最小为目标函数，通过优化求解可得到系统的能源结构及综合运行成本。由于风能和太阳能属于清洁可再生能源，因此在系统运行过程中，将优先考虑使用这2种能源。蓄电池在电能产出过剩时将电能进行储存，在电能不足时释放电能，即起到削峰填谷的作用。而在此之外的电能，需借助大电网对其进行平衡。在不同季节下，蓄电池工况及系统与大电网之间的电能交换量如图4和5所示。图4夏季蓄电池工况及电能交换量Fig．4Batteryconditionsandpowerexchangecapac-ityinsummer图5冬季蓄电池工况及电能交换量Fig．5Batteryconditionsandpowerexchangecapac-ityinwinter图4、5中，正值表示蓄电池处于放电状态或系统从大电网购入电能，负值表示蓄电池处于充电状态或系统向大电网输送电能。根据不同季节下的负荷特性可知，蓄电池放电和系统从大电网购电均处于电能负荷高峰期，蓄电池储存电能和系统向大电网输送电能均处于电能负荷低谷期。系统的能源结构及其综合运行成本如表1所示。表1系统能耗结构及综合运行成本Tab．1Energyconsumptionstructureandcomprehensiveoperationcostofthesystem能耗结构太阳能/(MW·h)风能/(MW·h)燃气/m3购电量/(MW·h)综合运行成本/元夏季52854358564700965599184886冬季32809701444486715491155731从表1中不同季节下系统的能耗结构可以看出，太阳能在夏季相对于冬季体现出更高的优势，而在冬季风力发电表现出更高的优势。在不同的季节，微网系统的燃气总消耗量并未表现出较大的差异，但系统从大电网
【作者单位】：四川大学电气信息学院;智能电网四川省重点实验室(四川大学);西南科技大学信息化推进办公室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51207098) 中欧中小企业节能减排科研合作资金项目资助(SQ2011ZOF000004)
【分类号】：TM732

【共引文献】