含多種分布式能源的微電網(wǎng)優(yōu)化及控制策略研究.pdf

1、利用微電網(wǎng)能夠有效地將分布式電源、電力負荷和能量儲存裝置融合成一體，有利于可再生能源的接入，充分發(fā)揮分布式電源的效益，是未來電網(wǎng)實現(xiàn)高效、環(huán)保和優(yōu)質(zhì)供電的重要手段。作為大電網(wǎng)的有益補充，微電網(wǎng)一經(jīng)提出便引起世界各國的廣泛關(guān)注。本文沿著規(guī)劃、調(diào)度和控制的思路，研究含多種分布式能源的微電網(wǎng)優(yōu)化問題。主要研究內(nèi)容包括以下幾部分:
　　1)對含風(fēng)力發(fā)電單元的微電網(wǎng)進行可控分布式電源(Controllable DistributedGene

2、ration，CDG)優(yōu)化配置。提出基于損耗靈敏因子和電壓穩(wěn)定指標(biāo)的CDG候選安裝位置集合的確定方法。以投資成本、燃料成本、維護成本、購電成本及排放成本之和最小為目標(biāo)函數(shù)，建立考慮負荷因素（負荷類型、負荷水平及不確定性）和能源政策影響的CDG規(guī)劃模型，引入表示風(fēng)電出力和負荷功率的隨機變量，將運行約束條件描述成概率的形式，采用基于半不變量和Gram-Charlier級數(shù)展開理論的微電網(wǎng)隨機潮流方法檢驗規(guī)劃方案是否滿足機會約束條件，應(yīng)用人工

3、蜂群算法搜索最優(yōu)配置方案，從而實現(xiàn)CDG類型、位置和容量的同時優(yōu)化規(guī)劃。
　　2)從需求側(cè)響應(yīng)視角研究含電動汽車換電站(Battery Swap Station，BSS)的微電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度問題。建立基于雙層優(yōu)化的微電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度模型:上層模型的決策機構(gòu)為微電網(wǎng)調(diào)度中心，其目標(biāo)函數(shù)是微電網(wǎng)供電成本最小;下層模型的決策機構(gòu)為BSS運營商，其目標(biāo)函數(shù)是BSS利潤最大;上下層優(yōu)化模型通過微電網(wǎng)向BSS提供的個性化電價實現(xiàn)互動。采用入侵雜草算法

4、和CPLEX軟件分別對上下層優(yōu)化問題進行迭代求解，得到微電網(wǎng)內(nèi)部可控微電源的輸出功率和個性化電價，達到微電網(wǎng)和BSS雙方共贏目的。
　　3)從供能角度研究含多種分布式能源的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問題。以日電量成本最小、日溫室氣體排放量最少和全天中最大節(jié)點電壓偏差最小為目標(biāo)函數(shù)，建立基于機會約束規(guī)劃的微電網(wǎng)多目標(biāo)動態(tài)調(diào)度模型，不僅考慮優(yōu)化變量在相鄰時段間的內(nèi)在聯(lián)系，還將考慮風(fēng)電出力和負荷功率的不確定性，允許調(diào)度方案以一定的置信水平滿足節(jié)點電

5、壓和支路功率約束。提出基于隨機潮流的克隆選擇算法求解該多目標(biāo)優(yōu)化模型。在模型求解過程中，采用固定步長和變步長相結(jié)合的混合變異策略來提高解的多樣性，通過反復(fù)克隆、變異、選擇等操作，得到滿足約束條件的Pareto最優(yōu)解集，采用模糊隸屬度計算總體滿意度，解決Pareto最優(yōu)解的選擇問題。
　　4)對交流微電網(wǎng)的運行控制策略進行研究。以風(fēng)電機組-燃料電池-并聯(lián)型蓄電池組所構(gòu)成的交流微電網(wǎng)為研究對象，根據(jù)上述微電源特點分別設(shè)計微電網(wǎng)孤島和并

6、網(wǎng)運行時的控制策略。研究微電網(wǎng)孤島運行問題時，對并聯(lián)型蓄電池組采用電壓源逆變器控制，使用電壓-相角下垂控制以實現(xiàn)按預(yù)定比例分配負荷功率，共同為微電網(wǎng)提供電壓和頻率支撐。研究微電網(wǎng)并網(wǎng)運行問題時，蓄電池組的控制方法由電壓源逆變器控制轉(zhuǎn)換為PQ控制，按照設(shè)定值輸出有功功率和無功功率。燃料電池在兩種模式下均采用PQ控制，孤島運行時其工作狀態(tài)取決于蓄電池組的荷電狀態(tài)。在對微電源網(wǎng)側(cè)變換器進行控制時，采用滑模電流內(nèi)環(huán)替代傳統(tǒng)PI電流內(nèi)環(huán)，以提高系

7、統(tǒng)控制性能。
　　5)對孤立直流微電網(wǎng)的運行控制策略進行研究。以光伏陣列-燃料電池-超級電容所構(gòu)成的低壓單極型孤立直流微電網(wǎng)為研究對象，針對采用集中供電方式和分散供電方式的微電網(wǎng)，分別提出考慮光伏陣列、燃料電池和超級電容特性的集中控制策略和分散控制策略。其中，應(yīng)用擾動觀測法實現(xiàn)光伏陣列的最大功率跟蹤;利用斜率限制器限制燃料電池輸出功率的變化速度，阻止其免受“燃料饑餓”的危害。在集中控制策略中，采用滑模電流內(nèi)環(huán)控制器實現(xiàn)超級電容的快