交直流混合微电网优化规划

摘要

环境和能源危机日益严重，使用清洁能源是未来发展的必然趋势，目前分布式电源和家用电动汽车接入量越来越大，而微电网包含了各种分布式能源、储能、电力电子控制设备和负荷，是清洁能源利用的很好载体。但目前交流微电网有不少弊端。随着技术的进步，交直流混合微电网应运而生。其方便了分布式电源和负荷的接入，减少了换流设备，提高了换流效率。电动汽车无序充电对电网带来冲击的同时增加了用户的充电费用，需要对电动汽车按计划充电进行研究。
　　本文首先介绍了微电网和电动汽车的研究现状，随后总结了电源规划的特点和原则，介绍了混合整数求解方法和CPLEX优化软件。以交直流混合微电网为研究对象，分析了交直流混合微电网的组网结构，研究了考虑负荷需求、分布式电源接入和电力设备制造水平下适合交直流混合微电网的电压等级序列。
　　其次本文对交直流混合微电网优化配置进行研究。介绍了分布式电源的数学模型，围绕包含风力发电、光伏发电和储能电池的交直流混合微电网系统，综合考虑了换流器配置、设备的随机故障、微电网的运行模式等约束，建立了以安装成本、运行成本和可靠性成本之和为目标的优化模型。算例讨论了不同直流负荷比率下的合理配置，并与传统交流微电网进行了对比分析。
　　最后本文研究了含电动汽车充电负荷的交直流混合微电网优化配置问题。讨论了电动汽车无序充电模型和微电网扩建模型。建立了考虑综合约束条件下含电动汽车按计划充电的交直流混合微电网多目标规划模型:以降低优化配置成本和减小负荷波动为目标。算例讨论了电动汽车按计划充电以及新建交直流混合微电网与原微电网交互对优化配置的影响。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 微电网研究现状

1．3 电动汽车研究现状

1．4 本文主要内容

第二章 电力规划研究

2．1 概述

2．2 电力系统规划

2．2．1 电源规划的特点

2．2．2 电源规划的原则

2．3 本文应用的优化算法

2．3．1 混合整数线性规划

2．4 CPLEX优化软件

2．5 本章小结

第三章 交直流混合微电网结构及电压等级

3．1 概述

3．2 交直流混合微电网组网结构

3．3 交流微电网电压等级

3．4 直流微电网电压等级

3．5 交直流混合微电网电压等级序列划分

3．6 本章小结

第四章 交直流混合微电网电源优化配置

4．1 概述

4．2 微电网源及储能单元模型

4．2．1 风力发电机数学模型

4．2．2 光伏发电的数学模型

4．2．3 储能电池模型

4．3 交直流混合微电网结构与运行模式

4．4 交直流混合微电网容量优化配置模型

4．4．1 目标函数

4．4．2 约束函数

4．5 优化模型求解

4．6．1 算例系统参数

4．6．2 蒙特卡洛抽样的收敛性

4．6．3 交直流混合微电网模型的优化配置(场景1)

4．6．4 不同直流负荷比率下的交直流混合微电网优化配置(场景2)

4．6．5 不同直流负荷比率下的交直流混合微电网与交流微电网优化配置分析比较(场景3)

4．7 本章小结

第五章 含电动汽车充电负荷的交直流混合微电网规划

5．1 概述

5．2 电动汽车无序充电数学建模

5．3 微电网扩建模型

5．4 交直流混合微电网容量优化配置模型

5．4．1 经济性成本目标函数

5．4．2 负荷波动目标函数

5．4．3 约束函数

5．5 优化模型求解

5．6 算例分析

5．6．1 算例系统参数

5．6．2 含无序充电电动汽车的交直流混合微电网优化配置(场景1)

5．6．3 含无序充电电动汽车的交流微电网优化配置(场景2)

5．6．4 含按计划充电电动汽车的交直流混合微电网优化配置(场景3)

5．6．5 含按计划充电电动汽车、与原交流微电网功率交互的交直流混合微电网优化配置(场景4)

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文工作总结

6．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及劳动成果