多源微網(wǎng)典型應(yīng)用的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)增速與環(huán)境問(wèn)題之間的矛盾日益凸顯。以化石燃料作為電力供應(yīng)一次能源的局面使得化石燃料迅速消耗，并且產(chǎn)生大量污染物和溫室氣體。同時(shí)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，社會(huì)對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量提出了更高的要求。因此改善能源結(jié)構(gòu)、高效可靠地供電是需要面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。分布式發(fā)電技術(shù)可以有效地改善能源結(jié)構(gòu)和緩解環(huán)境污染問(wèn)題，但是不適合大規(guī)模接入電網(wǎng)。微網(wǎng)技術(shù)可以有效解決分布式電源接入的問(wèn)題。微網(wǎng)是將分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷通過(guò)集中控制與保

2、護(hù)裝置集合成的一個(gè)小型的發(fā)配電系統(tǒng)，它既可以看作是清潔能源接入電網(wǎng)的平臺(tái)，也可以看作是提高電力系統(tǒng)靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。微網(wǎng)是智能電網(wǎng)體系中的新成員，是符合未來(lái)電力發(fā)展需求的新技術(shù)與新方向。
　　發(fā)展微網(wǎng)的首要任務(wù)是對(duì)微網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，這是一個(gè)多維度的復(fù)雜問(wèn)題。本文主要圍繞微網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)研究，分別從單目標(biāo)和多目標(biāo)兩個(gè)方面入手，從不同角度對(duì)多種典型應(yīng)用場(chǎng)景的微網(wǎng)進(jìn)行建模，并對(duì)相應(yīng)模型的求解方法有針對(duì)性地探究。論文主要從微

3、網(wǎng)的定容選址優(yōu)化設(shè)計(jì)、含可時(shí)移負(fù)荷的海島微網(wǎng)電源優(yōu)化配置、計(jì)及不確定性的冷熱電聯(lián)供型微網(wǎng)能源優(yōu)化配置和兼顧電動(dòng)汽車(chē)充電站和分布式電源的微網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)四個(gè)方面進(jìn)行了研究，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)微網(wǎng)的定容選址優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。針對(duì)分布式電源接入并網(wǎng)型微網(wǎng)的規(guī)劃問(wèn)題提出了總投資成本最低、總網(wǎng)絡(luò)損耗最小和電壓穩(wěn)定性最高的三目標(biāo)優(yōu)化模型。然后，改進(jìn)并拓展了自由搜索算法，運(yùn)用組合適應(yīng)度選取策略和自適應(yīng)網(wǎng)格策略，使其能夠求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。并

4、通過(guò)算法的性能測(cè)試驗(yàn)證多目標(biāo)自由搜索算法的有效性。最后采用IEEE-33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)作為微網(wǎng)算例，對(duì)分布式電源的定容和選址進(jìn)行研究。算例結(jié)果證明了所提模型及算法的有效性，可以在對(duì)分布式電源定容和選址的同時(shí)使總成本、總網(wǎng)損和電壓穩(wěn)定性三個(gè)目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。并為后面的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了鋪墊。
　　(2)對(duì)于含可時(shí)移負(fù)荷的海島微網(wǎng)規(guī)劃研究。首先建立了各種分布式電源穩(wěn)態(tài)輸出模型。其次在考慮儲(chǔ)能充放電次數(shù)對(duì)其壽命影響的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新的放電策略。接

5、著對(duì)可時(shí)移負(fù)荷進(jìn)行了分析并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況設(shè)計(jì)了典型運(yùn)行方式。然后，建立了離網(wǎng)型微網(wǎng)優(yōu)化配置問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。最后，改進(jìn)了單目標(biāo)自由搜索算法，結(jié)合混沌優(yōu)化方法，采用精英競(jìng)爭(zhēng)策略形成了混沌自由搜索算法。并通過(guò)算法的性能測(cè)試驗(yàn)證混沌自由搜索算法的可行性與優(yōu)越性。算例中采用一典型海島作為研究對(duì)象，分四種情況對(duì)海島微網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化配置研究，結(jié)果表明所提模型可以有效降低投資冗余，提高系統(tǒng)效率。
　　(3)在計(jì)及不確定性的冷

6、熱電聯(lián)供型微網(wǎng)能源優(yōu)化配置問(wèn)題研究。考慮了風(fēng)、光、負(fù)荷的不確定性并采用了基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模。首先，研究了冷熱電聯(lián)供微網(wǎng)中的供熱設(shè)備功率外特性模型，建立了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和負(fù)荷的概率模型。之后，結(jié)合年度平均成本與聯(lián)絡(luò)線功率約束，建立了基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的優(yōu)化配置模型。最后采用蒙特卡洛模擬對(duì)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行求解。算例分析表明，所提隨機(jī)規(guī)劃模型能夠處理相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，在計(jì)及電源與負(fù)荷的不確定性的基礎(chǔ)上能夠提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與可靠

7、性。
　　(4)兼顧電動(dòng)汽車(chē)充電站和分布式電源同時(shí)接入微網(wǎng)的優(yōu)化定容與選址問(wèn)題研究。在考慮行駛時(shí)間的基礎(chǔ)上，采用最短行駛路徑選擇方法建立電動(dòng)汽車(chē)的路徑選擇模型。利用p-中值模型和最大覆蓋選址模型的折中，建立電動(dòng)汽車(chē)充電站選址問(wèn)題的交通滿(mǎn)意度模型。然后根據(jù)不同種分布式電源的時(shí)序特性分別研究了含時(shí)序特性的電源輸出模型。最后，建立了總成本最小、總網(wǎng)損最小和交通滿(mǎn)意度最高的三目標(biāo)優(yōu)化模型，并采用多目標(biāo)自由搜索算法進(jìn)行求解。算例結(jié)果表明合理