基于预测控制的冷热电联产型微电网能量管理研究

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冷热电联产型(Combined Cooling,Heating and Power,CCHP)微电网可同时满足冷热电三种类型负荷的能源需求,是一种能源高效利用的供能方式。冷热电联产型微电网能量管理的实质是在满足冷、热、电三种能量平衡以及储能装置等单元自身约束和电网安全、稳定运行的前提下,综合考虑各种信息制定微电网内各单元的最佳运行方案。然而,由于可再生能源供电的间歇性、优化指标的多样性、系统约束的复杂性以及设备之间的耦合性等原因,给冷热电联产型微电网的能量管理造成了很大的挑战。预测控制具有能处理多变量约束系统、对模型形式要求不高、可实现多目标优化等特点,所采用滚动优化与反馈校正相结合的求解策略,为冷热电联产型微电网的能量管理提供了新的研究思路。  本研究主要内容包括:⑴研究包含需求侧多类型负荷管理的微电网能量调度问题。针对由可再生能源发电、传统发电、储能装置、重要负荷、可转移负荷和可中断负荷等模块构成的微电网,根据能量在不同模块之间的流动关系建立系统模型,提出基于预测控制的微电网能量管理方法,并将优化问题转化为混合整数二次规划问题,给出了微电网能量优化管理的具体步骤。仿真结果表明所提出的方法能够满足多种类型负荷不同的用电需求,提高可再生能源发电的利用率。⑵研究冷热电联产型微电网能量管理问题。针对冷热电联产型微电网,引入用于提高可再生能源消纳量,并承担部分热、冷负荷的电锅炉、吸收式制冷机和压缩式电制冷机装置,提出基于预测控制的微电网能量管理方法。综合考虑网内各单元的工作特性,建立满足实际运行约束的冷热电联产型微电网能量管理模型。在孤网运行模式下,兼顾储能装置容量期望以及各单元运行特性,构建微电网能量管理优化目标。利用预测控制滚动优化策略以及可再生能源输出和冷热电负荷需求的预测结果,建立带有逻辑变量的有限时域优化问题,最终实现基于预测控制的冷热电联产型微电网最优能量管理。⑶研究计及需求侧的冷热电联产型微电网能量管理问题。根据可削减冷热电负荷及各单元工作特性,建立满足实际运行约束的冷热电联产型微电网优化运行模型。综合考虑蓄电池、蓄热槽以及蓄冷槽容量期望、可削减负荷等网内各单元的供能成本,构建冷热电联产型微电网能量管理优化问题,并采用预测控制算法对优化问题进行求解,所提出的方法能够消除可再生能源供电随机性和负荷需求不确定性带来的影响,并保证微电网内多类型负荷的供需平衡,提高了冷热电联产型微电网能量管理的灵活性。
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