【孤岛型微电网系统能量调度模型分析3400字】

孤岛型微电网系统能量调度模型分析目录TOC\o"1-3"\h\u29032孤岛型微电网系统能量调度模型分析 1270861.1孤岛型微电网系统拓扑结构及能量调度架构 1135141.1.1孤岛型微电网系统拓扑结构 1277791.1.2孤岛型微电网能量调度架构 271041.2孤岛型微电网系统能量调度模型 3270071.1.1微型燃气轮机数学模型 345531.1.2蓄电池储能系统数学模型 5144701.1.3柔性负荷数学模型 51.1孤岛型微电网系统拓扑结构及能量调度架构1.1.1孤岛型微电网系统拓扑结构本文研究的孤岛型微电网系统拓扑结构如图2-1所示。由图可知，孤岛型微电网系统网架拓扑结构为单母线辐射网架结构，通过交流母线引出多条馈线用以连接光伏发电系统、风电机组、微型燃气轮机、蓄电池储能系统以及负荷，其中，馈线一般配置有静态断路器。图2-1孤岛型微电网系统拓扑结构1.1.2孤岛型微电网能量调度架构孤岛型微电网能量调度架构如图2-2所示，可以划分为优化调度层、微电网控制层和本地控制层，每一层均配备相应的控制装置作为控制策略实施的载体，各层介绍如下：（1）优化调度层通过微电网能量管理系统（EnergyManagementSystem,EMS）实现。基于短期功率预测结果，EMS通过日前全局优化算法实现孤岛型微电网的长时间尺度能量优化调度，决策储次日每小时的孤岛型微电网内各设备的出力计划曲线、负荷的经济调度方案，为微电网中央控制器制定相应的计划，并画出相应的曲线，执行周期的时间尺度为1天。（2）微电网控制层通过MGCC实现。在最短时间内进行功率预测的基础上，MGCC会进行不断的滚动计算，虽然这个时间非常的短，但是在当天会自动进行优化和调整，而且模型也会对前一天的数据进行相应的修正，使得二者趋于一致合理，在最后的阶段本地控制层会发挥作用，其会发处相应的控制指令，并全程进行控制和调整，但是这个时间非常的短，全部过程是15min。（3）本地控制层通过设备本地控制器实现，包括微源控制器（MicrosourceController,MC）和负荷控制器（LoadController,LC），相应的控制指令是由当地的各种设备发出的，而且进行相应的运行。图2-2孤岛型微电网系统能量调度架构1.2孤岛型微电网系统能量调度模型光伏发电系统和风电机组的功率预测将在第三章中重点展开描述，因此，本节中仅对孤岛型微电网系统内的微型燃气轮机、蓄电池储能系统和柔性负荷进行建模。1.1.1微型燃气轮机数学模型微型燃气轮实际上就是一个热力发电机，但是它在体积上非常的小，和一般的燃气轮机相比，它的优点主要是：使用起来非常简便，一点也不复杂，而且价格也比较低，所以在电源逐渐小型和分散化的趋势下，其成为一种主流，其燃料多采用柴油和天然气，发电效率普遍达到30%~40%。微型燃气轮机在生产电能的同时可以产生热能，如果采用冷/热电联产的能量供给方式时，能量利用效率可以达到70~90%。微型燃气轮机具有安装维护灵活方便、运行可靠性高等优势，在冷、热进行交替供电的时候，它具有非常明显的优势，所以今后的发展空间非常大，被广泛应用于微电网系统中。一般而言，在运转的过程中，一秒内微型燃气轮机的转速也非常地高，所以如果没有提前经过专业化的特殊处理，那么它的耗电量就会非常的大，这样成本就会进一步加大，所以并不能符合电网使用的标准。所以，通常在使用微型燃气轮机的时候，要对它的整流器、逆变器进行相应的技术改造，这样就可以将其和大电网进行并网。这样做之后的不同点是：微型燃气轮机在运行的过程中，如果是光伏或者风力进行发电，那么就可以人为的展开相应的控制。当用电需求出现变化的时候，就可以非常灵活自由地展开调整，而不至于像以前那么被动。微型燃气轮机的运行约束包括出力约束、爬坡率约束、最小运行时间和最小停机时间约束，具体形式如下式所示：(2-1)式中：表示当在t时间段的时候，微型燃气轮机功率的输出情况；和分别表示微型燃气轮机运行时的出力上限和下限；表示微型燃气轮机在t时段的运行状态变量，1表示开启，0表示关停；取值为1时，表示t时段微型燃气轮机启动，此时启动功率不能超过其最大运行功率；取值为0时，表示t时段微型燃气轮机处于运行状态，运行功率增大量不能超过向上爬坡功率约束；取值为1时，表示在t时间段内将微型燃气轮进行关闭，当对其进行关闭之前，其运行的功率不能超过最大运行功率；取值为0时，表示t时段微型燃气轮机处于运行状态，如果这个时候运行的话，功率就会减少，但是减少的多少并不会超过向下爬坡功率约束；表示一个调度周期，设为24h；和分别表示最小运行时间和最小关停时间。1.1.2蓄电池储能系统数学模型蓄电池储能系统是一种能量贮存设备，其可以将电网中多余生下来的电能转化为化学能，然后当电网需要的时候又将其释放出来。所以其有一个非常明显的特点就是反应的速度非常快，能够根据系统的需要情况自动对电源的波动性进行控制，从而提高可再生能源的利用情况，通常光伏发电的过程中，中午时间段紫外线最强，光能最强，所以这个时候发电的话，输出功率就是最高的，但是这个时候使用量其实并不高，所以就可以采用多余电量联网的形式，将其存储起来。甚至有的时候，整个系统的电量都会过高，那么这个时候就很容易出现高电压的问题，影响当地电网的频率，为避免这种情况发生，光伏系统在对电压进行输出的时候就要对其进行控制，以免出现对光资源产生浪费的现象，这样就会使得光伏发电的就地消化率下降问题。所以这个时候蓄电池储能系统就可以充分发挥作用，其可以把多余的电量先吸收进来，然后等到光伏发电电量不足的时候，又把它释放出来，这样就可以合理地解决生产、利用时间与量不匹配的问题了。除此之外，蓄电池储能系统还可以进行移峰填谷以降低微电网的运行费用，从而提高孤岛型微电网系统的可靠性和运行稳定性。蓄电池储能系统自身还可以独当一面，当微电网出现故障无法供电的时候，或者进入孤岛运行的时候，这个时候蓄电池储能系统就可以作为电的来源来进行供电，从而确保电网能够继续运行。在现今的电力市场环境下，若微电网能够作为市场主体进行购电和售电，能够接入地区进行调峰调频服务，蓄电池储能系统必将起到非常重要的作用，成为微电网的一种可靠盈利方式。考虑到蓄电池有很多的优势：使用简单便捷、技术成熟、性能成熟、经济成本低，所以，其在微电网中使用的还是比较多，具体模型如下所示。(2-2)式中：和分别表示蓄电池储能系统的充放电效率；Ebs(t)表示t时刻蓄电池剩余电量；表示储能充电和放电功率；∆t为采样间隔。1.1.3柔性负荷数学模型微电网中的负荷主要包括两大类，分别是：重要负荷、柔性负荷。柔性符合最大的特点在于其可以被进行调整和控制，其又被分为两大类，分别是：中断负荷与可平移负荷。（1）可中断负荷数学模型在进行供电的过程中，作为微电网的运营商，其拥有一项非常重要的权利就是：能对负荷进行控制，决定是否进行提供。运营商和客户在合作的过程中事前会签订相应的合约，当用电量处于高峰期，供不应求的时候，微电网的运营商就可以向客户提出申请，申请中断电力供应，一旦客户同意，就可以展开相应的断电操作[93]，表达式如下所示：(2-3)式中：表示t时段中断负荷后的负荷供给量；表示t时段的可中断负荷需求量；表示t时段的可中断负荷调整量；表示可中断负荷的运行状态，0表示不进行中断，1表示进行中断。（2）可平移负荷数学模型可平移负荷的最大特点在于：功率大小是固定不变的、运行时间灵活可以调整，微电网在运行过程中，运营商能够根据实际的使用情况，随时对负荷情况进行监控，随时进行控制和调整[94]，表达式如下所示：(2-4)式中：表示t时段采用负荷平移后的负荷供给量；表示t时段的可平移负荷用户需求量；、分别表示t时段负荷移入和移出量。微电网运行过程中，对柔性负荷进行调整和控制是一项非常重要的事宜，这就需要提前制定好合理、有效的调整和控制合同，以提前做好准备和约束，合同的内容主要有：合同的有效期限、提前通知的时间安排、停止和平移所持续的时间长短、停止的次数、负荷平移时进入和出来的时间安排、负荷停止和平移的量多少、停止的补偿办法和标准。通常，在对客户进行补偿的时候，主要采取两种办法，分别是：电量补偿和电价折扣。在对柔性负荷进行调整和控制的时候，因为其操作起来通常流程比较复杂，涉及的内容又比较多，所以通常都不会在当天进行调整。所以，本文主要采用的是合同赔偿的