微电网规划设计与仿真系统研究

摘要

风电、光伏等间歇性能源发电渗透率的提高，给电网带来了运行稳定性问题。微电网作为解决大规模清洁能源并网的有效手段开始被各国学者所关注。合理的规划设计是保证微电网及外部电网安全、可靠、经济运行，提高清洁电源利用效率的基础，本文就此展开了研究，具体的研究工作如下:
　　1)详细介绍了风机、光伏和蓄电池组出力模型，提供了利用风光资源计算微电网各组成单元实时功率的一般方法，为后续的容量优化奠定基础。
　　2)提出了基于复合能量分配策略的容量优化配置方法。该方法以微电网的投资收益最大为目标，利用改进遗传算法来搜寻满足规划场地限制、储能系统安全运行约束和微电网友好接入等约束条件的容量最优配置方案。在优化过程中计算个体适应度值时采用了负荷跟踪和预设优先充电SOC值兼顾的复合能量分配策略，并提出了限定搜索范围、双精英进化、增加随机个体等策略对遗传算法进行了改进。
　　3)开发了微电网容量优化配置软件。该软件采用上文所提容量优化配置方法，基于三层C/S架构，在Microsoft Visual Studio平台进行了开发工作。该软件除具备基本的容量优化配置功能外，还针对微电网规划设计阶段气象及负荷历史数据难获取的特点，开发了风光资源数据预处理和负荷数据预处理模块，降低了软件的应用门槛。增加了对最优配置方案进行微调的功能，方便设计人员根据工程实际要求，设计出满足用户个性化需求的优化配置方案。最后，结合微电网实际工程，利用该软件进行了优化计算，验证了复合分配策略以及软件的有效性。
　　4)搭建了微电网仿真系统，分析微电网配置方案的可行性。针对容量优化配置方法无法兼顾微电网暂态稳定的缺点，本文针对配置软件计算出的方案，应用PSCAD软件搭建了微电网系统，并设置了部分典型场景，针对微电网在并网运行和孤岛运行情况下应对扰动的能力进行了分析，并通过仿真检验了微电网并网转孤岛和孤岛转并网的能力，全面探讨了微电网方案的可行性，确保方案的正确性。

目录

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摘要

第1章 绪论

§1．1 课题研究背景及意义

§1．2 国内外研究现状

§1．3 论文的研究工作与章节安排

第2章 微电网中微电源及储能特性分析及建模

§2．1 光伏发电系统建模

§2．1．1 光伏电池出力建模

§2．1．2 光伏电池温度与环境温度的关系

§2．2 风力发电系统模型

§2．2．1 风力发电机出力建模

§2．2．2 海拔高度对风力发电机出力的影响

§2．3 储能系统模型

§2．4 本章小结

第3章 基于改进遗传算法的微电网容量优化配置方法

§3．1 微电网规划方案评价指标

§3．1．1 经济性指标

§3．1．2 系统可靠性指标

§3．1．3 可再生能源利用指标

§3．2 微电网容量优化约束条件

§3．2．1 容量约束

§3．2．2 储能系统运行约束

§3．2．3 微电网友好接入约束

§3．3 改进遗传算法

§3．4 微电网优化容量的求解流程

§3．5 本章小结

第4章 微电网容量优化配置软件的设计与实现

§4．1 容量优化配置软件系统架构

§4．2 容量优化配置软件功能模块设计与实现

§4．2．1 人机交互软件界面的设计

§4．2．2 应用层核心功能的实现

§4．2．3 数据层数据文件的访问与存储

§4．3 案例分析

§4．3．1 微电网工程概况

§4．3．2 仿真结果及分析

§4．4 本章小结

第5章 微电网系统运行稳定性仿真分析

§5．1 微电网运行控制仿真系统介绍

§5．2 微电网潮流分析

§5．2．1 并网运行

§5．2．2 孤岛运行

§5．3 微电网稳定性仿真分析

§5．3．1 并网运行

§5．3．2 并网转孤岛运行

§5．3．3 孤岛运行

§5．3．4 孤岛转并网运行

§5．4 本章小结

第6章 总结与展望

§6．1 论文研究工作总结

§6．2 研究的不足与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文