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微网是一种新型的电力系统,它对提高电力系统的稳定性、经济性、能源利用率和环境效益具有重要的意义。在满足系统实时供需平衡的前提下,如何优化调度微网内各机组的供电方式、功率输出,和合理安排用户负荷的调度计划,是保证微网社区长期经济稳定运行的关键。然而,微网结构的变化、新能源发电的不可控性、储能系统灵活的充放电特性,以及参与需求侧负荷管理的多样性用户,制约了微网系统在现代电力系统中的应用和推广。因此,探究新的控制方式和调度策略对提高微网的应用和内部能量的管理是十分迫切和重要的。 本文从微网中弹性负荷的分时调度和多源联合供电、储能投资优化与运行和微网多目标经济运行等三个方面,对微网系统的能量优化管理问题开展了比较深入的研究,取得了一些有意义的成果,主要包括: (1)针对微网中存在两类用户供电问题,提出了一种基于弹性负荷分时调度的集中式控制策略。首先,依据燃气轮机发电成本曲线、电网分时电价和储能装置ES2充放电策略,利用三种能源联合供电以平衡系统净负荷值,提高微网运行的自治性和可靠性;然后,按照各机组发电成本函数建立对应的数学模型,并优化各机组功率输出,实现微网内各机组的最优组合、启停和容许响应时间;同时,针对负荷的不同供电特性,分别在三个调度区间上完成了弹性负荷的实时调度,并分析了不同比例下两类用户对需求侧负荷管理的影响,提高了用户参与需求侧响应的能力。 (2)研究了微网中储能容量投资与运行的联合优化问题,提出了一种分层分布式的微网经济运行优化算法。在上层的储能年投资和日运行两阶段优化问题中,Operator优化决策出最优的储能容量投资;考虑到下层优化中Operator和用户具有一致的优化目标,通过联合Operator日运行成本和用户最优用电成本函数,迭代求解出最优的实时电价和最优的负荷消耗值,实现了用户最小用电成本、储能最优投资容量及各机组的最优调度。 (3)研究了微网多目标多约束的经济运行问题,提出了一种集中式控制策略,协调优化发电侧发电成本、用电侧用电成本和可靠性成本三个性能指标。首先利用二元对比定权法确定各性能指标的相对重要性程度,并计算各性能指标的加权系数;然后,采用改进粒子群算法折中处理各性能指标项,并根据优化结果协调各机组的功率输出和用户的用电需求,从而提高了微网运行的经济性和可靠性。