微网系统中储能的优化配置与运行的研究

在微电网中，分布式能源的发展受到其出力波动性、间歇性特性的限制。并且伴随着新能源规模的快速发展，如何将这些新能源有效的应用于微电网中，成为当前的研究者们迫切解决的问题。储能装置可以将微网中分布式电源多余的能量储存起来，在用电高峰期释放出来，弥补可再生能源输出功率间歇性和波动性的缺点，从根本上解决可再生能源接入问题，实现可再生能源的平滑并网。所以，研究微电网中的储能技术有十分重要的意义，尤其是对储能的优化配置和运行的研究，将是很有必要的。 目前关于微网中储能优化配置与运行的研究中，没有充分考虑如何利用风光互补特性，较少考虑蓄电池的充放电次数约束条件，且较少研究基于经济成本的超级电容和蓄电池混合储能系统优化配置。本文针对上述问题进行了研究，主要内容安排如下： (1)针对独立风光柴储微电网电源容量优化配置问题，充分考虑白天光照充足、风速低；夜晚风速高、光照低的风光互补特点，通过合理配置风机和光伏组件的容量，使得风光互补发电系统的输出功率接近于负荷曲线，尽可能的增大风机、光伏组件的输出功率之和与负荷需求功率的匹配性。通过利用风光互补特性，可以降低微电网系统中柴油发电机和蓄电池的配置容量，延长蓄电池的使用寿命，减少微电网系统的缺电率。 (2)对微网中分布式电源出力随机性和波动性较大的情况下配置超级电容与蓄电池混合储能系统，基于对混合储能系统所需承担的负荷特性分析基础上，给出了配置混合储能系统总容量的方法。建立混合储能系统经济性模型，对模型中储能元件的数量和批次这两个关键变量，分别提出了基于Ragone曲线和等效循环寿命的计算方法，并将这两个决策变量的求解转化到对一阶低通滤波器的时间常数T的求解，进而将目标函数转化为关于时间常数T的单变量复杂非线性函数。通过Matlab优化工具箱进行求解，给出了超级电容和蓄电池间的容量和功率配比关系。结果表明混合储能成本是单一蓄电池储能成本的33.8%，大大提高了储能的经济性。 (3)建立了包含风机、光伏组件、柴油发电机、燃料电池、储能及电负荷的微网经济运行模型，考虑了微源的各种约束条件，用改进的遗传算法对目标函数进行优化，实现微网系统的综合运行成本最低。