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在微电网各项关键技术中,分布式能源的优化配置是微电网设计规划阶段的重点,是提高分布式能源利用效率,保证微电网安全、可靠、经济运行的基础。目前国内研究中电源类型各异、方法繁多,又多忽略了微电网结构的选择依据,因此不具备从特殊到一般的推广意义。本文致力于微电网结构的选取、容量的优化,使配置方案既能满足多目标最优,又能为微电网的后续运行提供长久的支撑作用。 首先,本文对微电网中的微型燃气轮机、风力发电机、光伏、蓄电池储能系统的输出特征和负荷的特点进行分析,建立了独立微电网“源”、“储”、“荷”的准稳态输出模型和经济模型。 其次,为了保证微电网运行的电能质量、重要负荷不间断供电以及负荷的最大支撑,提出了微电网的组网规则,并以微电网结构的形式考虑到微电网的优化设计之中。将独立微电网中“源”、“储”分为可控微源、不可控微源和储能三类,按照组网规则进行配置:组网DG为可控微源,保证敏感负荷的不间断供电并为系统提供参考电压及频率;并网DG为不可控微源,利用可再生能源实现系统的经济、环保效益;储能装置作为“桥梁”,提供短时供电,平滑功率波动。模拟包含不同电源的组网方案,采用HOMER软件进行优化配置,结果证明依据组网规则组建的微电网具有较高的可靠性和较优的经济性,明确了组网规则在优化配置中的基础作用。 最后,针对微电网优化配置涉及到可靠性、经济性、环保性等多优化目标,大多以权重系数揉碎到一个目标函数中,这不仅容易造成求解复杂化、耗时多,还会导致可再生资源利用率低下,未完全发挥出新能源的优势效益,本文提出独立微电网“源-储-荷”多目标分层优化方法,分层的意义体现为共采用两层优化实现优化配置:第一层采用HOMER软件实现,以系统净现值成本最低为目标函数,仅以系统的功率平衡为约束,得到各电源的初始优化容量;第二层优化以第一层为基础,并在此基础上加入了含环保指标、发电补贴等多项的微电网综合投资费用为目标函数,引入设备的运行约束和系统指标约束后,采用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-II)进一步优化系统配置。结果表明,本文较单独采用优化软件而言,不仅能得到系统投资更少、可再生能源利用率更高的配置方案,更明确了各电源在独立微电网运行中的支撑作用。