风光柴储独立微网分布式电源多目标优化配置研究

摘要

随着经济社会的发展，电力需求不断增长，集中式大电网的弊端日益凸显。微电网由分布式电源、储能装置、负荷、监控保护装置以及电力电子能量转换装置组成，在整合分布式电源优势、提高供电可靠性、改善系统性能等方面具有重要作用，是传统电网的有力补充。合理对微电网分布式电源的类型、容量大小进行优化配置，减少污染排放，提高能源利用率，对微电网经济、环保、可靠地运行具有重要意义。本文针对风光柴储独立运行微电网分布式电源优化配置进行了研究，主要研究内容分为以下方面:
　　首先，研究了典型风光柴储混合微电网的系统结构和运行方式，考虑风速、光照的随机性和波动性特点，研究风机、光伏、柴油发电机及储能装置的输出功率时序模型。
　　接着，针对独立运行的风光柴储混合微电网，应用HOMER软件进行仿真优化，并对不同空气污染惩罚、柴油价格、年均日照强度、年均风速、设备投资成本以及储能技术等条件下的优化配置结果，围绕系统的污染排放、经济性和供电可靠性进行灵敏度分析，给出独立运行微电网电源优化配置的一些实际建议。
　　然后，以分布式电源出力、储能装置容量、系统供电可靠性为约束条件，构建微电网经济成本最小、污染排放最少和能源利用率最高的多目标优化配置模型，并引入熵理论以确定多目标函数各指标的权重系数;制定了改进的循环充放控制(ICC)策略，在运行控制策略中增加了对储能装置的充放电管理;采用改进种群移动、自适应迭代步长、自适应变异策略和搜索空间缩减等措施来改善仿电磁学(ELM)算法的收敛性;应用改进的ELM并结合ICC控制策略求解配置模型，通过仿真实验验证优化模型和求解算法的正确性和有效性。
　　最后，针对优化过程中需遍历全年数据进行时序分析所导致的计算量大、运行效率低的问题，提出一种基于Markov的ELM优化方法:采用模糊C-均值(FCM)算法从风速、光照和负荷8760h的数据中提炼出典型的场景，用随机过程方法建立其对应的Markov模型;将前述的Markov模型嵌入改进的ELM中进行优化求解，以广西涠洲岛为背景进行算例分析，验证模型和算法的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 课题的国内外研究现状

1．2．1 微电网国内外研究现状

1．2．2 微电网电源优化配置的研究现状及分类

1．3 论文的主要内容

第二章 微电网结构及分布式电源模型

2．1 引言

2．2 微电网系统结构

2．2．1 交流母线型微电网系统

2．2．2 直流母线型微电网系统

2．2．3 交直流混合母线型微电网系统

2．3 微电网运行方式

2．4 分布式电源模型

2．4．1 光伏阵列

2．4．2 风机模型

2．4．3 柴油发电机模型

2．4．4 储能装置模型

2．5 本章小结

第三章 微网DG优化配置影响因素灵敏度分析

3．1 引言

3．2 微电网DG优化配置模型

3．2．1 微电网结构及组件

3．2．2 目标函数

3．2．3 约束条件

3．3 影响因素分析

3．3．1 废气污染排放惩罚力度

3．3．2 不确定因素

3．3．3 储能技术

3．4 算例分析

3．4．1 优化设计软件

3．4．2 算例优化

3．4．3 优化配置影响因素灵敏度分析

3．5 本章小结

第四章 基于改进ELM的微电网分布式电源多目标优化配置

4．1 引言

4．2 微电网DG多目标优化配置模型

4．2．1 DG优化目标函数

4．2．2 约束条件

4．2．3 运行控制策略

4．3 基于熵权法的多目标处理

4．4 改进的ELM算法

4．4．1 ELM算法的基本原理

4．4．2 算法改进

4．5 整数变量及约束条件的处理

4．6 算法求解步骤

4．7 算例分析

4．7．1 算例描述

4．7．2 仿真结果比较

4．8 本章小结

第五章 基于Markov-ELM的微网DG多目标优化配置

5．1 引言

5．2 模糊C-均值算法(fuzzy c-mean，FCM)

5．2．1 FCM原理

5．2．2 FCM算法流程

5．3 Markov模型

5．3．1 Markov基本原理

5．3．2 分布式电源Markov模型

5．4 优化模型求解

5．4．1 运行控制策略

5．4．2 Markov-ELM算法流程

5．5 算例分析

5．5．1 基于年代数据和基于Markov的ELM仿真结果比较

5．5．2 状态数对优化结果的影响分析

5．5．3 不同fmax约束的影响

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者硕士研究生期间成果