不确定环境下微电网经济运行的建模与优化方法研究

摘要

化石燃料能源日益紧缺、环境不断恶化、全球气候变暖，可再生能源的开发利用成为各国政府关注的焦点。提高分布式清洁能源接入电网的比例，优化控制各个分布式电源的出力，是微电网实现其高效、清洁运行的关键。但是可再生能源随机波动性强，难以高精度预测，给微电网系统的经济和高效运行带来了巨大挑战。针对这些问题，本文对微电网的经济优化运行问题进行了研究。 首先，针对微电网中风力发电、光伏发电及负荷的不确定性，建立它们的统计学模型，并在此基础上提出了一种考虑不确定性的微电网经济运行在线优化的建模方法。提出的建模方法以实现微电网运行过程中的动态优化控制为目标，通过信息反馈及在线优化，降低不确定性对微电网的影响，提高微电网运行的经济性及效率。 其次，针对微电网的在线优化模型具有非线性、不连续、约束条件多样等特点及难以求解的问题，本文以微电网经济运行的在线优化问题为研究对象，探讨了近似动态规划方法在求解此类问题中的应用，并设计了一种单近似结构的近似动态规划算法。 最后，本文设计了一个基于欧洲benchmark微电网系统的仿真验证模型，并应用DigSILENT PowerFactory电力系统仿真软件与MATLAB软件，通过软件在环仿真的方法对该微电网验证模型进行了仿真与分析。 仿真结果表明，本文提出的在线优化建模方法和优化算法改善了传统优化方法缺少信息反馈、无法动态响应分布式发电单元输出功率、不能在线响应微电网中不确定性等缺点，克服了可再生能源及负荷的随机波动所带来的影响，降低了微电网的运行成本。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景及意义

1．1．1微电网发展概况

1．1．2分布式可再生能源对微电网的影响

1．2国内外研究现状

1．2．1微电网经济优化运行研究现状

1．2．2微电网优化运行求解方法研究现状

1．3目前研究存在的问题

1．4本文的主要工作

第2章微电网经济优化运行概述

2．1引言

2．2微电网的结构与运行方式

2．3分布式电源模型及发电特性

2．3．1风力发电

2．3．2光伏发电

2．3．3微型燃气轮机

2．3．4燃料电池

2．4微电网经济运行优化模型

2．4．1目标函数

2．4．2约束条件

2．5本章小结

第3章随机环境下微电网经济运行的优化建模方法研究

3．1引言

3．2微电网系统不确定性建模

3．2．1风电的不确定性模型

3．2．2光伏发电的不确定性模型

3．2．3负荷的不确定性建模

3．3考虑不确定性的微电网经济运行在线优化模型

3．3．1建模思想

3．3．2目标函数

3．3．3约束条件

3．4本章小结

第4章面向微电网在线优化运行的求解方法研究

4．1引言

4．2动态模型的递归形式

4．3近似动态规划

4．4基于近似动态规划的微电网经济运行在线优化算法

4．4．1算法设计

4．4．2随机变量的处理

4．4．3近似结构的选取

4．5本章小结

5．1引言

5．2算例描述

5．2．1欧洲Benchmark微电网系统

5．2．2仿真情景

5．3仿真及结果分析

5．3．1仿真环境及参数

5．3．2不考虑随机性的优化结果

5．3．3考虑随机性的优化结果

5．4本章小结

第6章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的研究成果