论文部分内容阅读
随着能源危机的加深和低碳政策的推进,分布式电源得到大力推广,以缓解能源和环境的双重压力。但分布式电源中风电、光伏等发电方式的间歇性、波动性为其广泛应用带来严重阻碍。微网技术的应用,在分布式电源和电网间提供了一个中间层,能够通过对分布式电源、可控负荷和储能系统等元件的控制,加大配电网对间歇性分布式电源的接纳能力、提升配电网运行可靠性、增强配电网自愈能力。微网既可以孤岛的形式独立运行,也可以以电源和负荷的双重身份,并入配电网运行。并网运行时,一方面配电网对微网进行能量调度,对微网经济性产生影响;另一方面微网出力也对配电网运行的安全性和稳定性存在影响。微网和配电网的优化运行是相互约束、相互影响的。因此,配电网和微网的协调优化运行将成为必须研究的理论和实际问题。本文针对微网接入配电网时的协调优化运行问题进行研究,主要研究工作如下:(1)总结分布式电源和微网的研究现状,介绍微网中各分布式电源运行特性,并建立风力发电机、光伏电池、储能元件、燃料电池等分布式电源的数学模型。(2)研究微网优化运行模式,将全景理论(Landscape theory)应用在多微网系统中,将微网聚合到一起运行以实现更好的效益。对微网不同分布式电源互补性的分析,由此定义全景理论对应参数,根据全景能量函数确立多微网聚合方式。在此基础上,建立考虑主网连接点(Point of common coupling,PCC)波动的微网能量优化模型。对比结果可知,聚合后各微网在实现自身经济性的同时提高了系统安全性,证明了全景理论在微网聚合方面应用的有效性。(3)研究微网和配电网运行时互相影响情况,通过分析配电网和微网的运行效益,建立博弈决策模型。结合演化博弈理论和协同演化算法,提出一种协同演化博弈算法,在此基础上建立考虑分布式能源随机性影响的基于不满意度动态优化子模型,对协同演化博弈算法进行动态调整。最终稳定策略使微网和配电网整体达到最佳运行状态,即在保证配电网运行稳定的同时微网的经济效益最好。(4)在考虑碳排放限制情况下,研究微网和电网中常规机组的协同和非协同运行情况,建立了碳税和经济效益双层优化Stackelberg博弈模型。结合Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件、Big-M法和强对偶理论将双层优化问题(Bi-level programming problem,BLPP)转化为一个单层混合整数线性问题(Mixed integer linear programming,MILP),并采用MILP软件求解。针对协同运行情况,提出了一种基于风险因子的改进Shapley值法对常规机组和微网进行收益分配,并与非协同运行情况进行比较。分析表明,通过合理的碳税政策和收益分配,可以保证微网和常规机组协同运行的积极性和稳定性,使双方的收益提高,同时减小碳排放,实现低碳经济发展。