微电网动态优化模型与方法研究

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能源问题是人类的永恒课题,电力作为一种极其重要的能源,在人类的生存和发展中具有举足轻重的作用。化石能源是电能的主要一次能源,进入21世纪,化石能源进一步枯竭,人类能源问题面临严峻挑战,可再生新能源发电显得尤为重要。分布式能源具有清洁无污染、可持续的特点,作为分布式电源集成的微电网,在缓解人类能源危机的过程中应运而生,因此,研究新能源微电网意义重大。但随着分布式电源的大规模接入,微电网的安全、稳定、经济运行问题是众多学者研究的热点问题。  在微电网经济运行方面,国内外学者展开了很多研究,当分布式电源种类繁多,并考虑到分布式电源的随机性特点时,微电网的经济运行优化问题在求解过程中要面临高维度以及分布式电源在时间上的耦合性问题,在兼顾环境友好性以及设备使用寿命等多个指标时,微电网的多目标优化问题显得尤为复杂。现有研究大多数是以微电网的静态优化为主,并且采用的优化算法对解决多目标,高维度的优化问题效果不佳。本文针对以上问题,开展了如下研究:  (1)针对静态优化忽略了微电源在不同时间断面的耦合性,结合动态系统理论,建立了微电网动态多目标优化模型,该模型计及微电网总成本、设备折旧成本以及环境治理成本并综合考虑一系列等式约束和不等式约束,加之动态优化目标函数与静态优化的差异,使得该模型具有高维度、多约束、多目标、强耦合、非线性的特点。  (2)针对现有算法在解决高维度、多目标优化问题中的缺陷,提出动态自适应粒子群优化算法。粒子群优化算法(PSO)拥有参数少、实现简单、收敛速度快等出色特性,为避免该算法提前收敛,本文提出动态自适应策略,当每一个粒子的速度非常小时,根据事先设定的变异率选择部分粒子对其进行变异操作。这种变异操作,能使粒子跳出局部最优解,从而保持粒子的多样性。通过测试经典函数验证了本算法的优越性。  (3)采用MATLAB编程仿真,建立微电网动态优化仿真平台,在该平台上进行仿真分析,得出微电网在采用静态优化和动态优化时的总成本曲线、微电源出力曲线以及储能系统荷电状态曲线,通过对比分析,动态优化具有明显的经济性并且能够起到很好的削峰填谷效果。为了显示储能系统在动态优化中的作用,仿真出是否含储能系统的微电源出力曲线,对该曲线进行对比分析,仿真表明了储能系统在耦合微电源不同时间断面上的重要性;为了兼顾环境友好性以及削峰填谷效果,本文还仿真出是否含柴油发电机时微电源出力曲线,各种仿真结果表明本文所提出的动态优化模型及优化算法具有可行性以及有效性。
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