【摘 要】
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由于微电网技术在推广可再生能源分布式发电、实现节能减排等方面的作用愈来愈显著,各国政府已在用电集中的城区大力建设联网型的园区光储微电网。随着用户需求特殊化和交、直流负荷多样化,传统的光储联合发电系统正面临极大的挑战。通过对光储联合发电系统内常用且功能相似的零部件进行精细化分类,并对各模块分别进行结构优化和集中管理与配置,集标准化、组合化、系列化于一体的模块化光储联合发电装置可以满足各种微电网场景下
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由于微电网技术在推广可再生能源分布式发电、实现节能减排等方面的作用愈来愈显著,各国政府已在用电集中的城区大力建设联网型的园区光储微电网。随着用户需求特殊化和交、直流负荷多样化,传统的光储联合发电系统正面临极大的挑战。通过对光储联合发电系统内常用且功能相似的零部件进行精细化分类,并对各模块分别进行结构优化和集中管理与配置,集标准化、组合化、系列化于一体的模块化光储联合发电装置可以满足各种微电网场景下的个性化需求和缩短产品生产周期,逐渐受到广泛关注。因此,有必要基于模块化联合发电装置进行园区光储微电网容量优化配置。本文首先对国内外微电网建设、容量优化配置研究现状进行了概括和综述。其次,基于分析源储荷特性,考虑模块化光储联合发电装置的端口约束与微电网系统能量流,建立了模块化光储联合发电装置的端口配置模型,以实现光储联合发电装置中DC/AC模块与DC/DC模块的功率最优匹配。考虑到微电网系统实时运行状态与其容量配置密切相关,为保证光储微电网容量配置在未来对系统运行具有较好的适应性和经济性,本文在光储微电网容量规划阶段计及系统经济运行的耦合影响。在综合考虑充放电倍率和充放电深度对储能电池寿命影响的基础上,定量分析储能电池的寿命损耗,以延长储能电池的使用寿命和降低微电网系统的综合成本。基于以上考虑,建立了园区光储微电网容量优化配置双层模型,优化光伏单元、储能单元的安装容量与功率、光储联合发电装置内DC/AC模块与DC/DC模块的功率匹配,以及储能电池的充放电序列。算例验证了基于模块化联合发电装置拓扑结构所提的微电网容量配置模型有效性,并分析了园区负荷特性和储能电池特性对系统运行经济性和容量配置的影响。针对本文所提双层模型中规划变量和运行变量混合存在的问题,采用分层解耦的思想进行处理:外层规划变量由改进粒子群算法进行寻优,并利用香农信息理论改进粒子群内部的信息交流,分阶段动态修正粒子群算法的惯性权重,可以有效增强粒子群算法的快速收敛和准确性。内层运行变量由于存在时间上耦合约束的特点,采用基于CPLEX的数学优化方法求解内层混合整数二次规划,并通过内外层交互迭代得到模型最优解。由于园区光储微电网系统源荷的不确定性会严重影响园区微电网以及外部公共电网的安全经济运行,因此有必要在微电网容量规划阶段考虑源荷不确定性因素的影响,并进一步在规划阶段计及园区负荷调控,通过负荷直接控制实现园区生产负荷协同储能单元出力,建立基于弱鲁棒优化理论的园区光储微电网鲁棒容量优化配置模型。算例验证了通过所提的鲁棒优化配置模型可以得到兼具一定经济性和鲁棒性的微电网容量规划方案,通过负荷直接控制手段优化园区生产计划,有助于减小并网联络线功率波动和园区微电网的配置成本。最后,本文立足于模块化联合发电装置对园区光储微电网容量优化配置,有利于降低微电网中设备模块化所增加的投资费用和指导微电网工程规划建设,具有一定的理论意义和实际应用价值。
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