多能互补孤岛微电网能量优化调度研究

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对于孤岛微电网来说,安全可靠的能源供应及高效智能的管理系统是必不可少的。目前采用离网供能模式的中小型孤岛能源系统的发电模块主要包括分布式可再生能源和柴油发电机。为了平抑由环境因素造成的风机和光伏的出力波动,提高分布式可再生能源的消纳率,以及降低柴油发电机工作带来的污染排放,协调多种发电技术出力,同时保证系统运行的稳定性和经济性,需要开发灵活可靠的能源系统和高效智能的调度策略。本文引入电转气技术,构建了多能互补的电-气网络深度耦合的综合能源系统。引入合作博弈和非合作博弈的分析方法,综合考虑系统各模块固有特性以及实际耦合情况,提出了五种可能存在的博弈模式。首先,基于所提出的博弈模式构建了相应的调度模型,在固定分时电价机制下提出了四种能量优化调度方案,在Matlab平台采用粒子群算法对各模型进行求解。通过分析各方案下的能量调度策略可以发现,在合作博弈模式下氢氧燃料电池和燃气轮机的协同响应可以大幅度降低风、光的抛弃率,每个参与者可获得公平的收益,系统的总收益达到了最高,同时在节能环保方面也有巨大优势。其次,综合考量风机、光伏以及柴油发电机的出力特性、经济性和环保性,建立了涉及风机、光伏以及柴油发电机三者实时出力的动态电价激励机制。当风、光消纳上升时,电价升高;当柴油发电机出力上升时,电价降低,以经济性为目标,实现动态激励电价模型的自主优化。基于所提出的博弈模式搭建相应博弈规划模型,在动态激励电价机制下提出了三种能量调度方案,在Matlab平台采用粒子群算法对各模型进行求解。各方案下的求解结果对比分析表明,动态激励电价机制下,系统能够最大限度实现对分布式可再生能源的消纳,并且有效降低了柴油发电机组的出力份额,实现了污染物减排,同时确保了系统总收益的最大化和用户购电成本最小化。
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