混合能源移动发电系统优化配置研究

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电力系统是现代化社会得以维系与发展的重要基础设施之一。应急电源(Emergency Power Supply,EPS)在电力系统发生故障时能为重要负荷提供短时间的应急供电。作为EPS的重要组成部分,应急电源车(Emergency Mobile Power Plant,EMPP)由于其独特的移动性优势能迅速的赶到现场提供紧急供电,从而减小电力中断带来的生命和财产损失,提高电力系统弹性恢复力。目前市场上应急电源车发电方式大多以燃油机组发电为主。随着多种新能源技术和储能技术的不断发展以及消耗化石能源的诸多弊病,混合型能源发电车可以比常规燃油机组EMPP取得更好的均衡性能。以此为出发点,本文建立了集风、光、柴、气、储于一体的混合能源移动发电站(Hybrid Energy Generating Station,HEGS)的优化配置模型,具体内容如下:本文首先建立了混合能源移动发电系统中各种电源出力模型。系统电源主要包括光伏电池、风力发电机、柴油机、微型燃气轮机和储能装置,建立各电源的数学出力模型并加以分析其作为可移动电源的可行性。提出了用于评价混合能源应急电源系统的评价指标,其主要包括功率密度,能量密度两大块,其中功率密度又分为质量功率密度和容积功率密度,能量密度又分为质量能量密度和容积能量密度。然后,建立了计及电源设备投资成本、运维成本、燃料成本、环保折算成本的混合能源移动发电系统的电源容量优化配置模型。从区间的角度来具体考虑风光出力的不确定性,同时根据风光发电的出力区间来合理的确定储能容量,并根据用户供电可靠性需求和移动性要求,得到相应的电源容量最优配置方案并根据算例对比分析所得解在各方面指标上的优劣性。最后,建立了多目标混合能源移动发电系统优化配置模型,将总成本和总移动性作为目标函数,把储油罐燃油量作为变量加入到目标函数中,以系统供电可靠性和各机组重量体积以及出力等作为约束,运用多目标差分演化算法(Multiobjective Differential Evolution Algorithm,MODE)来寻找模型的最优解,得到最优配置结果。一方面通过多种智能算法对所提模型的Pareto前沿做对比来确保所用算法的可行性,另一方面再与常规的柴油机供电系统以及柴-气-蓄供电系统做对比,根据指标确保所得最优配置结果的有效性。本文针对混合能源移动发电系统电源的最优配置问题,提出了计及电源成本以及移动性的EPS优化配置模型。结果表明,混合能源移动发电系统可以比常规燃油机组移动应急电源取得更好的综合性能。
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