【海岛微电网容量优化配置模型和策略分析概述2000字】

海岛微电网容量优化配置模型和策略分析概述1.1优化配置模型建立合理的优化配置模型的重要性对于微电网的优化配置不言而喻，不同的优化模型依靠的评价指标不同，得到的结论也不同。设计微电网时建立优化配置模型就是一个重要环节，根据具体海岛地区自然能源和负荷特性，通过优化配置确定微电网中各个能源和储能装置的容量，提高独立型海岛微电网的供电可靠性、经济性等。一个科学的、合理的优化配置模型对于一个独立型海岛微电网的规划具有重要意义。目标函数本文的优化变量为光伏电池板，风力发电机、柴油发电机、储能蓄电池的数量，优化微电网的经济性、供电可靠性这两个指标，并将其转化为综合费用来处理，建立以年综合最小费用为优化目标来对微电网进行优化配置。可建立目标函数为REF_Ref6964\r\h[4]：（3-1）式中：FW为风力发电的年成本；FPV为光伏发电的年成本；FB为储能系统的年成本。(3-2)(3-3)(3-4)式中：NW为风力发电机的数量；NPV为光伏电池的数量；NB为储能蓄电池的数量；CW为风力发电机的每台设备的单价；CPV为光伏电池的每台设备的单价；CB为储能蓄电池的每台设备的单价；PW风力发电机的输出功率；PPV光伏电池、的输出功率；PB为储能蓄电池的输出功率；u(PW)为风力发电机的年运行维护费用；u(PPV)为光伏电池的年运行维护费用；u(PB)为储能蓄电池的年运行维护费用；m为系统年限；r0为贴现率。r0贴现率的表达式为： （3-5）式中：r为银行利率；Y为微电网系统运行年限。贴现率的公式可由下面方法推导：设c为初始投资费用，也就是购买各个电机花费的费用，由银行贷款，分Y年分期还款，每年还款x元，可以列出每年应还的费用金额折算到现值的金额如表3-1所示：表3-1各年份所还金额折算到现值的金额年份12···Y—1Y折算金额···将表格第二项相加即可得到初始投资费用： (3-6)将上式化简得： (3-7)进而得出： (3-8)约束条件对于一个动态的、复杂的微电网系统，应该设置一些约束条件来使微电网容量配置仿真准确高效并且安全可靠的运行。1.1.2.1电机数量约束大部分海岛由于其可用建设面积小，而不管是风力发电机还是光伏发电机又或者蓄电池组都需要不小的占地面积，并且如果电机数量太多会导致微电网系统变得特别复杂，容易出现故障。因此应该对微电网系统的能源电机数量进行约束：（3-9）式中：NW为风力发电机的数量；NPV为光伏电池板的数量；NB为储能蓄电池组的数量；NW·max为风力发电机的最大数量；NPV·max风力发电机、光伏电池板、储能蓄电池组的最大数量；NB·max为储能蓄电池组的最大数量。1.1.2.2蓄电池寿命约束在蓄电池深度放电时，蓄电池内部化学反应剧烈进行，时间过长就会严重损坏蓄电池，有可能直接导致蓄电池报废。所以应该对蓄电池的充、放电功率进行约束，进而延长蓄电池的有效寿命。通常蓄电池在任意时刻的容量不能小于其最大容量的20%REF_Ref14200\r\h[37]，即：（3-10）式中：为了保障蓄电池的使用寿命，SOCmin一般取最大容量的20%~30%，SOCmax可取90%。1.1.2.3系统供电可靠性约束系统运行可靠性就是指微电网供电可靠性，衡量它的指标是负荷失电率，也就是一年内某一时刻系统没能得到供电的那部分负荷的电量与一年内系统负荷总需求量的比值。当独立微电网系统中的光伏发电、风力发电和柴油发电不能满足负荷需求时，没得到供电的负荷称为负荷失电量。为了使系统有较高的供电可靠性，应当对负荷失电率进行约束，即：（3-11）（3-12）（3-13）（3-14）式中：LPSP是负荷失电率；LPSPmax是微电网系统所允许的最大负荷失电率，其值越小，表明系统对供电可靠性的要求更高；Qloss是系统一年负荷失电量；Qload是系统一年负荷总需求量。1.1.2.4系统功率平衡约束对于独立型微电网系统，在其运行的任意时刻，都应该满足功率平衡。假设每个光伏电池、每台风力发电机、每台柴油发电机的输出功率都相同，单个蓄电池的充放电状态、充放电功率相同，则任意时刻满足：（3-15）式中：为单个光伏电池t时刻的输出功率；为单个风力发电机t时刻的输出功率；为单个柴油发电机t时刻的输出功率；为单个蓄电池t时刻的充电功率，单位：KW；为单个蓄电池t时刻的放电功率，单位：KW；为单个蓄电池t时刻总的充电功率；为单个蓄电池t时刻总的放电功率；为柴油发电机的数量。则任意时刻t微电网系统的功率平衡方程为：（3-16）式中：负荷的功率缺额，单位：KW；为光伏发电和风力发电浪费的功率，单位：KW。1.2运行策略本文的微电网系统组成包括太阳能、风能两种可再生能源和柴油发电机、储能系统和负荷。具体的运行流程总结如下：当风力发电机和光伏发电系统产生的电能大于系统负荷的需求量时，风力发电机和光伏发电系统再给负荷供电之余，输送给蓄电池储能系统，蓄电池充电存储能源。如果蓄电池储能系统没有多余容量，不能接收，就直接丢弃，将这部分能量浪费掉；当风力发电机和光伏发电系统产生的电能小于系