含分布式能源微网系统的能量优化

摘要

微电网技术和分布式发电技术已经成为了解决全球环境问题和能源危机的有效途径，随着供电形势由集中式供电向分布式供电发展的趋势，对含有分布式能源的微电网系统进行能量优化，有非常重要的理论和工程价值。
　　本文首先将太阳能与冷热电联供系统相结合，设计了一种能够实现太阳能光伏光热综合利用，且同时满足冷热电负荷需要的联供系统。分别建立了能源、环境、经济和综合四个评估指标，同时设定了系统以热定电和以电定热两种运行方式，并分别设计了3种不同控制策略。通过算例对联供系统进行了运行优化以及容量配置，为太阳能综合应用于冷热电联供系统提供了参考。
　　其次基于以上基础，本文还设计了另一种太阳能结合形式的冷热电联供系统——光伏光热一体化联供系统，并对以上两种太阳能结合形式的联供系统分别制定了两种控制策略。构建了全寿命周期基础上的能源、环境、经济和综合方面的多指标评价体系。以分供系统作为参考，利用一个算例对这两种太阳能结合形式的冷热电联供系统的运行策略进行了评估。并采用粒子群算法对最优联供系统进行优化配置，实现联供系统的综合效益最大化。
　　最后建立了包含多种分布式电源的热电联供型微电网系统。同时计及系统的运行费用和污染物处理费用，以综合效益最大为目标进行动态经济调度。利用算例系统分析了可再生能源波动、负荷预测误差、机组故障停运、调度策略和蓄电池对微网动态经济调度的影响，为含有分布式能源的微电网系统的调度研究提供了参考。

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 国内外冷热电联供系统发展和研究现状

1．3 国内外微电网系统的发展与研究现状

1．4 本文研究的内容

第二章 微网系统中各发电单元的数学建模

2．1 光伏系统

2．1．1 光伏发电的原理及数学模型

2．1．2 光伏光热一体化利用原理及数学模型

2．2 风电系统

2．2．1 风力发电的原理

2．2．2 风力发电的数学模型

2．3 柴油发电机

2．3．1 柴油发电机的工作原理

2．3．2 柴油机的数学模型

2．4 微型燃气轮机

2．4．1 微型燃气轮机的工作原理

2．4．2 微型燃气轮机的数学模型

2．5 燃料电池

2．5．1 燃料电池的工作原理

2．5．2 燃料电池的数学模型

2．6 蓄电池

2．6．1 蓄电池储能单元的工作原理

2．6．2 蓄电池储能单元的数学模型

2．7 本章小结

第三章 太阳能冷热电联供系统的控制策略和运行优化

3．1 太阳能冷热电联供系统能量流程分析

3．1．1 传统分供系统

3．1．2 光伏光热综合利用的冷热电联供系统

3．1．3 光伏光热一体化冷热电联供系统

3．2 光伏光热综合利用的冷热电联供系统的控制策略和运行优化

3．2．1 控制策略分析

3．2．2 评价指标模型

3．2．3 系统的运行优化设计

3．2．4 系统的控制策略评估分析

3．3 多种太阳能结合形式的冷热电联供系统的策略评估和优化配置

3．3．1 控制策略分析

3．3．2 结合全寿命周期的多指标评价模型

3．3．3 多种太阳能结合形式的冷热电联供系统的策略评估

3．3．4 最优运行模式下的优化配置

3．4 本章小结

第四章 微电网动态经济调度的数学模型和求解算法

4．1 微电网动态经济调度的问题描述

4．2 计及不确定性的微网动态经济调度的数学模型

4．2．1 目标函数

4．2．2 约束条件及不确定性因素的模拟

4．2．3 不确定性因素的模拟

4．3 调度策略分析

4．3．1 微电网处于并网运行时

4．3．2 微电网处于孤岛运行时

4．4 结合蒙特卡洛的改进粒子群算法

4．4．1 结合蒙特卡洛模拟过程的改进粒子群算法

4．4．2 算法流程

4．5 算例分析

4．5．1 算法对比分析

4．5．2 微网系统并网运行结果分析

4．5．3 微网系统孤岛运行结果分析

4．5．4 微网系统孤岛运行时蓄电池特性分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望与建议

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况