【《孤岛型微电网系统能量优化调度策略》10000字】

孤岛型微电网系统能量优化调度策略目录TOC\o"1-3"\h\u2645孤岛型微电网系统能量优化调度策略 [90]，且利用第三章所提算法对微网内的光伏发电系统及风力发电系统进行日前短期预测/日内超短期预测。独立型微电网内微型燃气轮机的运行参数、电力行业污染物环境价值标准以及主要污染物的罚款标准、蓄电池储能系统的运行参数、光伏发电系统基本参数、风力发电系统基本参数以及其他相关算例参数设置如下表所示：表4-1微型燃气轮机运行参数储能基本参数微型燃气发电机组1微型燃气发电机组2出力上限（kW）3015出力下限（kW）10050爬坡率0.30.25燃料价格/（元/L）0.00280.0028燃料系数a（L/kWh）180300燃料系数b（L/kWh）0.160单次启停成本（元/次）7040最小启停机时间（h）32表4-2电力行业污染物环境价值标准以及主要污染物的罚款标准（$/kg）SO2NOxCO2CO环境价值标准0.751.000.0028750.125惩罚标准0.1250.2500.001250.020表4-3蓄电池储能系统运行参数参数名称（单位）参数值额定容量（kWh）160额定功率（kW）60SOC范围0.15~0.9SOC初始值0.5储能运行成本系数（元/kW）0.001表4-4光伏发电系统基本参数参数名称（单位）参数值额定功率（kW）300运行成本系数（元/kWh）0.0096表4-5风力发电系统基本参数参数名称（单位）参数值额定功率（kW）150风电运行成本系数（元/kWh）0.0296表4-6柔性负荷参数参数名称（单位）参数值可平移负荷（kW）50单位可平移负荷补偿成本（元/kW）0.7可中断负荷（kW）40单位可中断负荷补偿成本（元/kW）1.2表4-7其他相关算例参数参数名称（单位）参数值日前优化弃风弃光惩罚系数104日前优化负荷缺失惩罚系数103日内滚动优化弃风弃光惩罚系数2×104日内滚动优化负荷缺失惩罚系数2×103日内滚动优化SOC偏差修正惩罚系数102日内滚动优化微型燃气轮机启停计划修改惩罚系数5×102日内滚动优化可中断负荷中断计划修正惩罚系数5×102该微网内负荷总日前预测及日内超短期预测曲线如下图所示：图4-4负荷功率日前预测/日内超短期预测曲线（二）运行环境本章所提的独立型微电网日前优化调度模型与日内滚动优化调度模型均为混合整数线性规划问题，通过MATLABR2018a运行环境下的YALMIP工具箱及商业求解器Cplex12.8求解。仿真算例实现的计算机硬件配置：Win10操作系统，内存32GB，CPU为IntelCorei7，核芯数为4，主频3.0GHz。1.5.2日前优化调度结果分析图4-5日前优化调度各微型燃气轮机与蓄电池储能系统出力计划曲线图4-6日前优化调度柔性负荷变化曲线日前优化调度结果如图4-5和4-6所示。具体分析如下：1）分析两台微型燃气轮机的启停及出力计划：微型燃气轮机1的工作时间为1:00-12:00，17:00-24:00，微型燃气轮机2的工作时间为15:00-24:00。可以发现，在上午10:00-12:00，微电网内负荷总体处于第一个高峰。但由于临近中午，日照强度逐渐增大至最值，光伏发电系统日前出力预测值加大，因而净负荷（总负荷与可再生能源出力的差值）相较总负荷上升较缓，仅靠开启微型燃气轮机1并辅以储能放电调度措施，即可完成给微电网内负荷供电的任务。然而在午后的16:00-24:00，微网内用户处于第二个用电高峰，同时这个时候可再生能源前一天出力的预测数值慢慢地出现削弱，也就是说太阳光照的强度开始减少一直到消失，并且考虑到微型燃气轮机1的最小启停机时间为3h这一约束，因此在15:00时（即受到最小启停机时间约束而微型燃气轮机1维持在关机状态时），系统提前决策启动微型燃气轮机2并以接近最大功率发电以支撑微电网内负荷供电。在最小启停机时间约束满足后，微型燃汽轮机1于17:00开启。2）分析蓄电池储能系统出力计划曲线，可以发现，蓄电池储能系统在7:00-15:00、16:00-17:00进行充电，在其余时段进行放电，基本符合在净负荷谷时段充电，净负荷峰时段进行充电的规律，证明了蓄电池储能系统在微电网中具有“削峰填谷”的作用，能有效提供微电网调度的经济性。此外，蓄电池储能系统的出力受到其SOC、容量的约束，因而承担“削峰填谷”的作用是有限的，因此在全时段优化调度过程中，其充放电策略并不能完全跟随净负荷变化。因此，在蓄电池储能容量配置相对较小的微电网中，还要考虑利用其他可控资源进行“削峰填谷”。3）柔性负荷（本模型中为可平移负荷与可中断负荷）通过需求响应项目参与到微电网优化调度过程中，其日前调度结果如图4-6所示。上述两种柔性负荷的单位调度补偿成本要远高于蓄电池储能系统，但要低于2台微型燃气轮机的边际发电成本。因而，在蓄电池储能系统调度能力受限时，微电网内的可平移负荷与可中断负荷作为需求侧，能够对各种资源进行合理分配和利用，即当波峰出现的时候开始进行减少，当波谷出现的时候开始进行补充，这样系统在运行过程中，其经济成本就会进一步降低，而且自由安排的空间和余地也比较大。4）在本算例中，前一天在进行调整控制的时候，微电网不使用风和电的量、负荷缺电率都不存在，这主要是因为前一天可再生能源出力预测与负荷日前预测出力均为典型日，不计及极端天气情况，且本章所提孤岛型微电网日前优化调度模型目标函数中，日前优化弃风弃光惩罚系数与日前优化负荷缺失惩罚系数均设置了较大数值，使得微电网日前优化调度会尽可能地规避弃风弃光与负荷缺失情况，这也与实际孤岛型微电网工程中遵循的调度原则是相符合的。1.5.3日内滚动优化调度结果分析日内滚动优化调度结果如图4-7、图4-8和图4-9所示。具体分析如下：1）日前计划以小时为调度间隔，计划较为粗放。前期已经有了大量的数据，例如在非常短的时间内对可再生能源进行测算的结果，借助这些数据，当天控制调整的时间段进行缩减，减少到一刻钟，相应的执行方案制定地也更加的详细，对前一天微电网的调整计划展开一定的修改，使得其更好地响应日内超短期可再生能源预测与负荷预测的波动。2）对比微型燃气轮机1、2的日前/日内滚动优化情况（见图4-7），可以发现在日内滚动优化过程中，由于不存在微型燃气轮机功率变化惩罚，因而2台微型燃气轮机优先承担日内短期预测的净负荷波动。且微型燃气轮机1的单位发电成本低于微型燃气轮机2，因此微型燃气轮机1承担了更多的波动量，而微型燃气轮机2的出力功率修正较少，两台微型燃气轮机的综合发电效率有所提高。此外，微型燃气轮机1还修改了1次启停计划，由原来的17:00再次开启提前为16:30，以应对随后的净负荷不断增大的情况。日内滚动优化方法中的能够蕴含预测模型中的系统未来信息，能提前一定时间周期（这里是30min）产生相应的优化控制序列，以应对未来的变化趋势。3）由前一天调整控制/当天随时调整控制调度蓄电池储能SOC计划曲线（见图4-9）可知，因为当天随时调整控制SOC偏差修正惩罚的设置，蓄电池储能SOC的日内滚动优化调度计划曲线从全局性的角度来看其是按照了前一天的方案在执行。能量储存系统对微型燃气轮机运行进行调整，功率避免其轻载运行的同时，平抑由于短期功率预测与超短期功率预测之间误差而引起的功率波动。4）由柔性负荷日前优化/日内滚动优化调度曲线（见图4-8）可知，可平移负荷由于不存在修正惩罚项，因此其作为需求侧灵活的可调节资源，与供给侧的微型燃气轮机配合，共同平抑短期功率预测与超短期功率预测之间的误差，同时可中断负荷在17: