基于储电船舶时空分布特性的远洋海岛微电网能量优化管理研究

随着我国海洋战略的实施,海洋经济进入快速发展阶段。作为海洋经济的重要支点和平台,远洋海岛在多个领域具有重要的战略意义。但受特殊地理环境的制约,远洋海岛电网的发展面临诸多挑战。传统独立型海岛在资源和能源供应上仍依赖外界的输入,影响海岛的可持续发展。远洋海岛蕴含丰富的可再生能源,岛屿间资源的相互补充和协调利用,对发展海岛经济有着重要意义。对此,本文以未来远洋海岛社会形态和海岛群能量协调管理为着眼点,引入独创性概念型储电船舶,结合现有的微电网调度控制技术,研究计及储电船舶时空特性的海岛微电网能量优化管理方案。具体内容如下:首先,针对远洋海岛的交通需求和电力需求,提出一种新概念储电船舶,并根据功能需要将储电船舶划分为班船、作业船和出租船三种类型,对不同类型的储电船舶进行参数建模。对含风-光-波浪-储及负荷的海岛微电网典型结构及其各组成部分进行分析。考虑储电船舶和海岛微电网的能量交换,建立海岛微电网能量管理系统架构。其次,根据不同类型储电船舶的行驶时空特性,提出一种基于储电船舶行驶出行链随机模拟的充换电需求分析方法。对多类型储电船舶出行链各特征量进行分析拟合,采用蒙特卡洛模拟方法对多类型储电船舶完整出行链进行样本抽取,求解多类型储电船舶充换电需求的时空分布特性。最后,考虑储电船舶向海岛微电网的馈电作用,针对不同类型船舶的充换电方式,提出基于储电船舶时空分布的海岛微电网能量管理方案,同时对采用充放电方式的储电船舶提出两种控制策略。将海岛微电网和储电船舶作为研究对象,以总负荷方差最小为目标,构建相应的约束条件,建立海岛微电网能量优化管理模型。通过算例验证了所提出的海岛微电网能量优化管理方案,并对两种充放电控制策略进行对比分析,说明了改进策略在提高系统电能质量的有效作用。