含多微网系统的主动配电网分层能量管理研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maxiao19810628
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随着“双碳”目标的提出,我国电力行业将迎来转型发展的重大机遇。分布式电源以多微网系统的形式接入到主动配电网中,有效提高了可再生能源的利用率。然而,可再生能源出力的随机性和波动性会给电力系统运行的经济性和稳定性造成不利影响,在含多微网系统的主动配电网中充分实现系统能量的有效管理,是保证电力系统安全、稳定和经济运行的关键。因此,论文以含多微网系统的主动配电网为研究对象,对不同场景下的分层能量管理问题进行分析。具体研究内容及结果如下:(1)为了使含多微网系统的主动配电网实现分层能量管理,将其划分为主动配电网层和多微网系统层,构建了含冷热电联供型(CCHP)多微网系统的主动配电网分层能量管理模型,并选取了表征不同季节典型特征的能量管理应用场景。首先,将双层规划理论用于分层能量管理模型的构建,并采取集中式并网模式作为多微网系统的接入方式;其次,研究了CCHP微网系统的组成结构,对内部的分布式电源、储能系统和辅助供能设备进行了建模;最后,针对能量管理的季节差异问题,确定了季节特征量,并将K-means聚类算法以及所设计的季节权重分析法作为能量管理应用场景的选取方法,结果表明,选取得到的四种应用场景符合实际的季节变化。(2)为了实现主动配电网总运行成本的最优化,设计了一种改进型麻雀搜索算法(ISSA);为了实现CCHP微网系统运行的经济性和稳定性,给出了各微网系统在独立运行模式下的两种改进型运行策略。首先,分别构建了多微网系统层和主动配电网层的优化目标函数;其次,采取多种策略改进了麻雀搜索算法,使之在收敛速度和收敛精度上整体优于原始算法;然后,设计了改进型以电定热(运行策略I)和改进型以热定电(运行策略II)两种CCHP微网系统运行策略,以分别实现系统运行的经济性和稳定性;最后,利用ISSA求解运行成本的最优化问题。算例分析表明,两层负荷均达到平衡状态,基于运行策略I的总运行成本在夏季日的降低幅度最大为22.19%,基于运行策略II的出力波动在秋季日降为0,使系统能量分层管理得以优化。(3)为了进一步实现系统运行的经济性和稳定性,在考虑电能内部交易机制的前提下,建立了各微网系统在互联运行模式下的结构模型,以实现多微网系统内部的能量消纳。首先,设计了多微网系统的多代理结构模型,并给出了多微网系统电能内部交易的定价策略;其次,在多微网系统运行策略的制定中充分考虑电能内部交易机制,降低了位于下层的多微网系统向主动配电网的渗透率;最后,针对具体算例并利用ISSA求解,选取春季日场景和运行策略II来分析电能内部交易机制对系统运行的影响。与各微网系统在独立运行模式下的结果进行了比较分析,结果表明,总运行成本降低3.32%,出力波动降低48.41%,验证了系统相关运行策略的有效性。(4)针对多微网系统内部的负荷波动问题,基于上述研究,考虑了系统内部的负荷需求响应,设计了一种考虑可再生能源消纳的混合型需求响应策略,达到了平缓负荷波动和提高经济效益的目的。首先,利用模糊聚类法对多微网系统层的电负荷进行了峰-平-谷时段划分,得到了各时段的负荷特性;其次,增加了用户负荷层,并针对各时段的负荷特性,将混合型需求响应策略用于分层能量管理模型的构建;最后,在各微网系统独立运行以及互联运行两种模式下分别进行了算例分析,并利用ISSA进行求解。结果表明,微网系统的负荷峰谷差降低幅度最大为42.68%,总运行成本分别降低了13.80%和13.72%,在平缓负荷波动的同时,进一步提高了系统的经济效益。
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