计及负荷可控性的独立微网储能优化配置研究

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我国幅员辽阔,风能、太阳能等可再生能源资源十分丰富。随着分布式电源及微电网技术的日新月异,因地制宜建立含风/光/柴/储等多种能源互补的独立微网供电系统,是解决边远地区人民用电问题的有效途径之一。由于独立微网系统中风电、光伏等可再生能源发电的功率输出以及负荷的功率消耗都具有随机性和不确定性,因而在计及负荷可控性的同时优化规划微网储能配置对于保证系统安全稳定运行、提高供电灵活性和经济性具有非常重要的作用。基于上述背景,本文开展了以下研究工作:首先,介绍了计及负荷可控性的独立微网系统总体结构及各个子系统的功率模型和运行特性,着重描述了储能设备的寿命评估模型和可控的地下水开采负荷模型。然后,基于可控负荷的辅助功率调节特性,提出了协调可再生能源发电、蓄电池储能以及可控负荷运行的风光蓄独立微网系统功率分配策略。在此基础上,考虑蓄电池储能在实际系统中的运行特性对其循环使用寿命的影响,建立了以蓄电池投资等年值、年运行维护成本以及负荷强迫停电惩罚成本总和最小为目标函数,同时考虑蓄电池储能充放电功率、剩余电量等约束条件的独立微网蓄电池储能容量优化模型。以我国西北地区风光互补独立微网为例,对其蓄电池储能容量优化配置问题进行了研究,算例结果验证了所提模型及系统功率分配策略的合理性,深入分析了可控负荷的辅助功率调节特性。最后,基于蓄电池储能和超级电容器储能的优势互补特性,对计及负荷可控性的风光互补独立微网混合储能优化配置问题进行了研究。在考虑负荷可控性的基础上,提出了协调可再生能源发电、蓄电池—超级电容器混合储能以及可控负荷运行的系统功率分配策略。通过分析混合储能配置的成本结构及运行特性,建立了独立微网混合储能容量优化模型。采用遗传算法对目标函数进行优化,实现了独立微网混合储能配置年综合成本最低。实例结果验证了所提方法的技术合理性和经济实用性,进一步分析了考虑负荷可控性对于微网系统功率平衡调节的意义。为独立微网混合储能优化规划提供了理论依据和技术支撑。
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