园区综合能源系统离网状态多目标运行优化

当今社会经济飞速发展,随之而来的能源短缺、环境污染以及温室效应等问题日益突出,各国均大力发展各行各业的可再生能源技术,从而达到节能减排的目的。在电力行业,综合能源系统具有良好的发展前景,具有能源利用率高、排放低等优点,是解决能源供给持续发展的重要途径。当大电网发生故障时,园区综合能源系统由并网运行转为离网运行,但此时园区综合能源系统的供电侧和用电侧的随机性和波动性都较大,使得对其运行策略提出了更高的要求。本文以园区综合能源系统临时离网运行为研究对象,需要保证对负荷的供应,再以运行经济性和CO2排放量为优化目标,结合动态规划算法对其离网状态下的运行策略进行了优化,并针对其控制实时性问题,提出了一种基于随机模型预测控制的园区综合能源系统多目标优化运行策略。主要成果如下:(1)建立了离网状态的分布式电源的运行模型和储能模型,详细介绍了园区综合能源系统构成,以及与并网运行相比离网运行下各子系统控制方式的异同,并针对各子系统运行特点对其进行简化建模,为后文的多目标运行优化策略提供相应的运行模型。(2)提出了一种基于动态规划算法的园区综合能源系统离网状态运行优化策略。在保证对负荷供应的前提下,以运行经济性和CO2排放量为优化目标,以蓄电池的电量(SOC)为状态量,以微型燃气轮机的进气量和II类电负荷的供给量为控制量,得到离网状态运行4小时的园区综合能源系统的运行策略,同时进行多阶段决策寻优。(3)提出了一种基于多时间尺度同步预测法的综合能源系统工况预测模型。对园区综合能源系统运行工况的预测时域进行了分析,确定以25 min为预测时域对未来工况进行预测,可以保证相邻时刻数据值高度或中度相关。基于样本工况构建了样本状态空间,并与单时间尺度循环预测法对风速、太阳辐射强度以及I类电负荷工况在不同预测时域下进行了预测仿真对比。以均方根误差为预测精度评价指标对二者进行了误差分析。(4)提出了一种基于随机模型预测控制的园区综合能源系统离网状态的在线多目标优化运行策略。以马尔可夫链蒙特卡洛模拟法为预测模型,以动态规划算法为优化模型构建了在线滚动优化框架。对随机模型预测控制策略和动态规划策略在相同工况下进行仿真对比,综合分析二者在运行经济性和CO2排放量的性能。