独立微电网电源优化配置与经济调度研究

发布时间：2020-07-24 19:30

【摘要】：开发利用清洁可再生能源有利于环境保护,也是解决日益严峻的能源问题的必由之路。作为主电网的有益补充,包含风、光等多种可再生能源电源的微电网系统既能实现可再生清洁能源的充分利用,又能解决偏远地区的供电问题,提升电力系统的供电稳定性,应用前景广阔。论文以含风、光、柴、储四种分布式电源的独立微电网为例,对微电网的电源优化配置与经济调度问题进行了深入研究。考虑独立微电网系统的经济性、可靠性和环保性,建立了独立微电网多目标优化模型;分析了常用的两种微电网能量管理策略(静态管理策略和动态管理策略),针对它们存在的不足,提出了动态管理修正策略,分别采用动态管理策略与动态管理修正策略,将两种策略下的电源优化配置结果进行了对比分析。验证了动态管理修正策略在经济性与可靠性方面的优越性。针对基于改进型非支配排序遗传算法(NSGA2)的离散域优化问题,提出了一种混合离散化方法,并采用NSGA2算法对“风光柴储”和“风光柴”两种电源组合类型下的电源优化配置问题进行了求解,结果表明在独立微电网中配置一定容量的储能系统可以提高微电网系统的经济性和可靠性。分析了常用的风电功率预测方法,提出了采用基于混合递阶差分进化算法优化的RBF神经网络(HHDE-RBF)进行风电功率预测,设计了基于HHDE-RBF神经网络的风电功率预测流程,并通过风电功率预测实例,将HHDE-RBF神经网络与现有的基于竞争对手惩罚学习算法优化的RBF神经网络进行了对比分析,结果表明HHDE-RBF神经网络在风电功率预测精度与稳定性方面都优于后者。采用形状灵活、形式简单的分段指数分布模型对风电功率预测误差进行修正,设计了基于分段指数分布的风电预测误差修正流程,并将误差修正前后的风电功率预测值与实际值进行了对比,验证了基于分段指数分布的误差修正的有效性;分别以误差修正前后的风电功率数据作为输入,对独立微电网经济调度进行了仿真分析,结果表明预测误差修正可以减小风能随机性对独立微电网系统稳定造成的不良影响,提高系统运行的经济性与可靠性。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73
【图文】：

图 1-1 CETRS 的微电网结构图（2）欧盟欧盟对智能电网的建设十分重视，在保证电力供应的基础上，重点对微电网的智能性、灵活性与能量多元化利用进行了研究。在欧盟对微电网的定义中微电网是一种充分利用天然能源的小型发配电系统；系统微电源分为不可控、部分可控和全控三类，可以同时向用户供应冷、热、电三种形式的能量；系统配备有储能装置，通过电力电子装置对能量进行调控。欧盟定义的微电网结构如图 1-2 所示。图 1-2 中微电网能源利用形式有多种，为保障系统稳定运行，系统中配置可靠的储能单元：蓄电池和飞轮电池。微电网系统使用静态开关控制与大电网的连通与断开，以实现并网和孤岛运行。此外，欧盟对微电网的控制也十分重视，在各类微电源的输出端均设置有微电源控制器（MC），在各负荷的输入端均接入了负载控制器（LC）。

图 1-2 欧盟的微电网结构图（3）日本在微电网工程建设方面，日本当前处于世界领先水平。作为日本领先的网研究机构，三菱对微电网的定义如下：微电网是一种的小型可控系统，电源、热能设备和负荷，可作为一个独立单元并入主电网运行；传统电源的独立电力系统也被纳入微电网研究之中，图 1-3 为日本三菱提出的典型结构。DCACDCACPV燃料电池DCAC远程监控配电网交流母线重要负荷交流负荷燃气轮机

第 2 章 分布式电源与优化目标建模独立微电网通常包含风力发电机、柴油发电机等多种分布式电源，各类分布式电源的发电模型与输出特性具有较大差异。因此，通过分析各种分布电源的工作特性，建立科学的微电网数学模型是进行微电网研究的基础，十重要。论文所研究的微电网为交流独立型微电网，通常用于偏远地区的分散电供应，其结构如图 2-1 所示。该微电网包含有四种分布式电源，分别为风力发机组(WT)、柴油发电机组(DE)、蓄电池储能系统(BESS)和光伏发电系统(PV)可充分发挥不同能源的优势，以降低经济成本及提高供电可靠性。

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