微电网多时间尺度优化算法研究

我国的能源消费以煤和石油为主,面临资源紧缺和污染严重的问题。开发和应用可再生能源是解决能源和环境危机的重要途径。微电网是接纳风能、太阳能、生物质能等分布式可再生能源的有效途径。现有研究表明,将可再生能源等分布式电源以微电网的形式接入电网,并网运行或者离网运行,与传统大电网互为支撑,将是发挥可再生能源的最佳方式。微电网与大电网相结合,是电力系统发展的重要辅助途径,可以有效地解决能源需求,实现环境保护,并且节省投资,也是偏远地区的电力发展的重要途径,有效提高了电网供电的灵活性和可靠性。目前,微电网的研究如火如荼,分布式电源的多样性,尤其是可再生能源的不可控性和间歇性,再加上运行方式的复杂性,使得微电网运行优化与控制较为困难,成为微电网能量管理的关键问题。本文以面向再生能源的微电网为研究对象,主要研究微电网的运行优化调度问题,从何时优化和如何优化两方面入手,主要完成了以下工作:第一,设备单元模型的研究。设备单元的特性直接影响电能的调度,必须要对设备单元的特性进行分析并建模以供调度使用。本文主要从出力模型和费用模型两方面进行了详细的研究和建模。其中,出力模型确定了微电网优化时分布式电源和蓄电池的出力特性、约束条件等,费用模型则决定了微电网的经济效益、环境效益等目标与设备单元的关系。第二,微电网优化激发机制的研究。这是为了解决微电网何时优化的问题。提出以等步长时间优化与事件激发优化相结合,构建了日前—短期—实时三级优化时间尺度的优化框架。在等步长时间优化方面,主要是日前优化和短期优化。在事件激发方面,提出以微电网实时电能质量综合评价结果作为实时激发机制,若电能质量不合格,实时发起优化。第三,基于第二点的研究,本文对面向可再生能源的微电网电能质量进行分析,对电能质量综合评价问题进行了研究。本文在介绍微电网基本结构的基础上,对目前微电网电能质量的研究现状和特点进行总结与分析。并以此为基础,基于模糊综合评价方法,提出了一种新的基于最优隶属度的微电网电能质量综合评价方法,并通过仿真实验验证了评价方法的有效性。第四,微电网多目标优化问题研究。本文选取了微电网运行经济性、负荷满意度和供电电能质量作为优化目标。采用NSGA-Ⅱ智能算法完成了微电网不同时间尺度的多目标优化,得到了Pareto最优解。并且考虑了两种不同的情况,进行仿真实验验证,证明了所提出方法的有效性。值得一提的是,本文从用户的角度出发,提出将可中断负荷作为可平移负荷,根据全天优化结果,指导用户选择可中断负荷的用电时间,不仅仅降低了用户的费用,并且更为有效地对资源进行调配,提高了系统的效率和质量。同时,为蓄电池的优化使用,提供了指导意见。本文受到了国家自然科学基金(No.60904078和No.51177050)的资助。