随着传统能源的枯竭,以微网为载体的可再生能源发电系统由于其灵活、分散、小型、靠近用户和使用清洁能源等特点得到了快速发展。储能系统接入微网,不仅可以平抑可再生能源出力的波动,提高电能质量,还能通过适时吸收和释放功率,移峰填谷,改善电网性能,降低用户的购电成本。合理地进行储能电池的选型与充放电控制,对提升微网运行效率,降低微网运行成本,起着关键作用。本文研究了一种基于模型预测控制的微网能量管理优化策略,以北京交通大学电气楼配网为研究对象,搭建了主动配电网半实物半数字仿真平台,使用电池模型搭建虚拟的储能系统,以微网的月运行成本最小为目标,进行能量管理运行模式和储能配置方式的选择。主要研究内容如下:(1)研究并建立了锂离子电池和铅酸电池的等效电路模型。使用循环次数等效方法评估电池的性能衰减,并对模型的动态特性和循环性能衰减进行了仿真验证,仿真结果验证了模型的精确度及性能衰减指标的正确性。然后,考虑电池运行过程中的实际衰减,建立了储能系统的成本函数,用于储能系统的经济性评估。(2)研究了一种基于模型预测控制,按最大需量计费的微网能量管理优化策略,考虑微网中的负荷需求、各分布式电源的运行成本和约束、储能系统的功率和电量约束等条件,以运行成本最小为优化目标,使用混合整数线性规划模型滚动求最优解。根据得到的最优解对微网中的负荷、储能、分布式发电单元进行优化控制,从而有效提高配网的运行效率,降低运行成本。(3)使用Matlab/Simulink和Labview软件搭建主动配电网半实物半数字仿真平台,该平台融合虚拟的储能系统、能量管理算法计算模块、气象数据采集模块、配网功率数据采集与监控等模块,用于能量管理策略的验证和储能系统经济性评估。(4)基于搭建的半实物半数字平台,使用前文研究的储能电池模型及成本函数、能量管理优化策略,基于北京交通大学电气楼主动配电网的真实环境和实测数据,进行算例验证。计算结果表明,本文研究的能量管理优化算法能够根据负荷需求、可再生能源出力、实时电价以及储能系统的剩余容量实时求解得到储能系统优化的充放电控制策略,有效的降低了微网运行成本。(5)通过对微网运行成本和储能系统的经济性分析,得到了最佳的“电池类型—能量管理运行模式”组合方式。计算结果表明,在微网储能领域,铅酸电池比锂离子电池具有更好的经济性。本文的主要创新点是搭建了半实物半数字的主动配电网实时仿真平台,能够模拟不同主动配电网的“能量管理策略—储能电池”组合方式,通过比较不同组合下的微网总运行成本,得出最优方案,指导微网的实际控制模式与储能配置方式,从而大幅降低实物测试的成本。