微电网群能量协调管理模型与优化调度策略研究

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随着世界生态环境污染和化石能源逐渐枯竭,我国提出“碳中和”和“碳达峰”的目标,推进我国能源供给侧的改革,高渗透率的可再生能源发电比例不断升高,传统的火力发电机组装机比例逐步下降。配电网的结构也发生变化以适应可再生能源的并网。其中微电网是整合分布式电源的常见形式,微电网群是缓解可再生能源的间歇性、波动性和随机性以及促进未来能源互联网发展的趋势之一,但是微电网群组成单元和结构复杂,微电网与微电网、微电网与配电网、微电网能源与负荷的协调调度给调度员带来了极大的挑战。如何缓解微电网群可再生能源间歇性、波动性、随机性对微电网的影响,实现微电网群可再生能源全消纳从而实现降低碳排放量,降低微电网对配电网的冲击。如何提高微电网群调度的经济性是微电网群研究的关键问题之一。与此同时,由于气候变化的原因,会造成可再生能源间歇性较强,导致风力发电机和光伏发电机处于停机状态。如何平衡微电网群柔性负荷的有序切除而导致的微电网满意度降低与微电网经济利润是微电网群安全、可靠、稳定、经济运行的难点问题。本文基于微电网群可再生能源的波动性、随机性、间歇性,协调微电网群供给侧、需求侧实现微电网群的优化调度,本文的主要研究包括以下几个方面:(1)对分布式电源的发电原理进行了分析,建立了风力发电机、光伏发电机随可再生能源变化的发电模型及可再生能源波动性、随机性、间歇性对它们发电量产生的影响、蓄电池的充放电模型、燃料电池的成本模型,为后续微电网群的调度策略研究奠定基础;(2)构建了微电网群分层混合式控制结构,这种控制结构将集中式与分布式结构的优点结合起来,建立微电网群能量管理中心和微电网运营商的双层规划模型。微电网群能量管理中心属于上层,基于实时电价的需求侧响应,协调微电网与微电网,微电网与配电网之间的能量交易。采用环形粒子群算法求解,实现微电网群内可再生能源的全消纳,微电网运营商属于下层,根据微电网群能量管理中心的信息调度微电网的出力机组,实现微电网的经济运行;(3)当可再生能源间歇性较强导致风力发电机和光伏发电机处于停机状态时,提出微电网群柔性负荷切除的满意度函数。根据微电网群能量管理中心收集到的信息采用贡献讨价还价的方法进行微电网之间的能量交易,制定出微电网的调度策略。采用一种优化的求解方法平衡微电网群柔性负荷切除的满意度与微电网运营商的经济利润;(4)使用分别包含工业负荷、商业负荷、居民负荷的三个微电网组成的微电网群,用权威数据验证微电网群15分钟的优化调度策略运行状况,算例仿真结果表明:本文所提的协调调度策略能够实现微电网群的可再生能源的全消纳、并且能够有效地缓解微电网运营商调度受可再生能源的间歇性、随机性和波动性的影响,在降低微电网群调度成本的同时,提高微电网群的满意度,让微电网之间的交易更加合理。
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