海岛微网分布式电源容量优化配置及运行控制策略研究

摘要

海岛上风能、太阳能等可再生能源资源丰富，但其具有间歇性和波动性的特点，给系统电源规划和运行调度带来很大困难。柴油发电机出力虽然稳定但发电成本较高且尾气排放严重污染环境。因此，独立海岛微网设计中如何合理配置各种分布式电源容量以保证在满足供电可靠率的基础上，尽可能减少设备投资成本，提高可再生能源利用率，降低柴油发电机燃料费用，成为亟待解决的问题。从日时间尺度来看，如何在风、光、负荷较强随机波动下优化柴油机出力、合理安排电源备用，使微网既能较好消纳风光负荷波动性，又能实现最优经济运行是实际面临的另一个关键问题。
　　目前，我国近岸海岛的供电主要依靠海底电缆连接陆上电网。海上捕鱼、挖沙等作业极易对海缆造成破坏，而海缆的故障定位和检修难度大、作业时间长，很难快速恢复供电。因此，实现海岛电网并网运行和孤网运行之间平滑切换，保证长岛电网孤网方式下的稳定运行，避免类似故障造成的停电损失，提高长岛地区的供电可靠性，具有重大的意义。
　　论文首先介绍HOMER软件和数学解析法分别配置海岛微网分布式电源容量的方法。数学解析法寻优速度较快，是本文采用的主要方法，其充分考虑各种系统线性约束条件，方便进行灵敏度分析，但难以处理复杂非线性约束。
　　然后研究了考虑风、光和负荷预测误差的经济运行问题。本文假设预测误差满足正态分布，建立了机会约束模型，以储能作为备用弥补实际值与预测值之间的不一致，合理安排储能出力和剩余能量水平，优化柴油机出力，实现最优经济运行。
　　论文最后介绍了海岛微网并网、孤网和并/孤网平滑切换控制策略，以实现并网时平抑联络线功率波动、孤网时维持系统供电质量和海底电缆故障时供电不中断的目的，保证电网在各种工况下的安全稳定运行。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1选题的背景和意义

1.2国内外海岛微网工程概况

1.3微网分布式电源容量配置研究现状

1.4微网经济运行优化研究现状

1.5微网运行控制策略研究现状

1.6文本主要工作及内容安排

2 海岛微网分布式电源容量配置

2.1 HOMER软件法

2.2数学解析法

2.3本章小结

3 考虑预测误差的微网经济运行

3.1风、光、负荷出力预测模型

3.2优化目标函数及机会约束处理

3.3算例分析

3.4本章小结

4 海岛微网运行协调控制

4.1海岛微网概况

4.2海岛微网并网运行控制

4.3海岛微网离网运行方式

4.4海岛电网并网/离网无缝切换

4.5本章小结

5 结论与进一步工作

致谢

参考文献