直流微电网的优化配置与协调运行研究

随着可再生能源发电的迅速发展,微电网技术得到了广泛关注。目前,微电网大多处于示范和实验阶段,在未来输配电领域将发挥重大作用,具有良好的发展前景。与交流微电网相比,直流微电网控制简单、能耗小,优势明显。现本文以直流微电网为研究对象,重点研究整个微电网系统的优化配置与协调运行问题。微电网的优化设计是规划阶段的首要问题。本文利用HOMER软件模拟了基本气象和负荷数据。另外,为了提升算法的收敛性能,在自适应粒子群算法的基础上,引入遗传算法中的“变异”过程,提出了改进粒子群算法,便于后续微电网优化配置问题的研究。针对直流微电网的优化配置问题,本文建立等年值投资成本、供电可靠性以及能源利用率等多个评价指标,采用MPSO算法进行优化问题的求解。对于离网型微电网,重点研究多节点系统,制定了单一故障可靠性指标进行综合性能评估,为整个系统的计划停电和用电检修提供建议。对于并网型微电网,采用新型的配置策略,实现了大电网与蓄电池间能量的经济调度,在相同供电可靠性指标下,减少了蓄电池的数量,提升整个微网系统的经济性能。另外,为了满足更多电力用户的需求,本文利用MATLAB软件中的GUI开发了微电网优化配置软件应用平台。该平台可以进行多种形式微网的优化配置,便于用户直接操作,可靠性较高。直流微电网的优化配置只是从电力平衡的角度考虑系统的常态运行问题,为了保证直流微电网系统的稳定性,满足动态运行要求,本文搭建了整个微电网系统性模型,采用分层/下垂控制策略,并分别在正常联网、主网故障以及离网运行状态下,通过仿真验证控制策略的有效性。结果表明:在多种极限运行情况下,母线电压波动始终小于5%,符合电能质量要求;同时整个系统不需要通信线,投资成本低,控制简单,实现了各微源的“即插即用”功能。