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微电网是集分布式发电单元、储能设备、负荷和相关电力电子装置为一体的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护以及管理的自治系统。微电网能量管理是在满足运行条件和物理设备约束前提下,协调各设备单元的使用情况,实现微电网安全、稳定、经济运行。电动汽车在能源转型的大环境下,作为新型交通工具加入到微电网能量管理中,其不仅是电力消费体,在闲置状态还可作为储能装置与微电网进行双向的互动和能量交换,从而提高了微电网运行静态稳定性,降低了微电网单独接入大电网造成的不良影响。但是,电动汽车接入微电网的时间及电池电量具有随机性,其作为储能设备进行能量调度时,不仅需要满足自身使用条件,同时要求在脱离微电网时具有车主期望的电池电量水平。因此,电动汽车的加入使得微电网能量管理问题变得更加复杂。 预测控制作为一种在工业过程中得到广泛应用的先进控制方法,具有可处理约束多变量过程、可有效克服过程的不确定性、可实现多目标优化等特点。这为解决因引入电动汽车而造成微电网能量管理中出现的多约束、多优化目标以及各类不确定性等问题提供了有效途径。 本文针对含电动汽车的微电网能量管理问题作了如下研究工作: (1)针对电动汽车型微电网的经济与能量优化管理,综合考虑电动汽车的到达情况,可再生能源出力信息和大电网及负荷服务实体的电价信息,建立了两阶段电动汽车型微电网的经济与能量调度运行模型。在日前调度阶段,根据负荷及新能源预测信息,在考虑电动汽车随机接入的前提下,决定日内调度所需的供电量大小及停车和充电费用价格。在日内调度阶段,根据电动汽车实时的接入信息,运用预测控制保证微电网的供需平衡,电动汽车充电安全及最小化微电网的运行成本。通过两阶段的调度使得电动汽车型微电网能够长期保证安全高效运行的同时,确保经济利益最大化。 (2)针对含电动汽车的孤岛型微电网,利用电动汽车作为可移动的储能设备,协助微电网进行功率平衡及电能质量调节,提出了基于分层分时的随机预测控制策略对孤岛型微电网进行能量优化管理。在上层慢时间尺度的能量优化调度中,随机预测控制算法被提出,在考虑电动汽车随机接入的前提下,优化微型燃气轮机、储能设备及电动汽车出力,保证微电网功率平衡,确保电动汽车在脱离微电网时具有车主所期望的电池电量水平。在下层快时间尺度的优化调度中,通过协调电动汽车及微型燃气轮机出力,利用标准预测控制算法实现微电网的频率调节,达到抑制频率波动,提升电能质量的目的。 (3)针对包含电动汽车的多微电网系统,考虑微电网发生故障时的多微电网能量调度管理,提出了一种基于分层内嵌结构的预测控制策略。在内嵌结构层中,通过对不同微电网的负荷关键度进行区分,将拥有关键负荷的微电网嵌套于内嵌结构里层进行保护,确保了关键微电网的安全运行,有效降低故障微电网的波及影响。在中央调度层,通过协调各微电网及电动汽车出力,在考虑电动汽车接入微电网具有随机性的情况下,实现对故障微电网在短期内的功率支撑,并在长期内保证其安全运行的目的。