考虑电网约束的微网分布式发电和储能的容量配置

摘要

微电网具备灵活的运行模式，且独立可控，可以有效地调节和消纳分布式发电，促进可再生能源的高效利用。而分布式发电和储能在同一微网节点接入电网，则可以利用储能电池良好的充放电特性，在负荷低谷期从网侧吸收电量并储存，在负荷高峰期释放电量供给微网内部用电需求，补偿分布式发电出力的间歇性，平滑功率波动，改善电能质量，有效地提高微网的供电可靠性和对分布式发电的消纳能力，同时能够降低微网联络线功率的峰谷差，响应上级电网对微网的调度约束，从而有效地提高电力设备的利用率、延缓输配电设备升级改造和降低电网的有功损耗。
　　本文在并网条件下，考虑上级电网的约束，分别从供电可靠和用户收益两个角度出发，研究了各类典型微网的分布式发电和储能容量配置目标、评价标准以及约束条件，设计并求解了二者优化互补的容量配置模型，并通过算例分析，研究了各类典型微网对应的分布式发电和储能的容量配置策略。
　　首先，详细分析了各类常见城市微网的新型负荷特性（包括电动汽车慢充桩、快充桩、路灯充电桩一体化设备等），研究了微网实用负荷模型的分析方法，并通过模糊聚类算法对各类微网负荷节点样本进行综合分类，得到了用于微网内分布式发电和储能容量配置的五类典型微网，为大量不同微网容量配置策略的研究建立工程应用基础。
　　其次，采用JB统计量校验法，论证了分布式发电出力并非一定具备正态性，不能简单地一概采用正态概率分布模型进行估计，提出采用频率估计法研究整点时刻下分布式发电出力的概率分布模型，并通过置信区间法，结合估计可靠度、估计精度和经济性之间的关系，研究得到了用于求解容量配置模型的不同置信度下单位基本容量分布式发电的日出力曲线。
　　然后，从供电可靠角度出发，以降低微网联络线功率的峰谷差为配置目标，建立分布式发电和储能优化互补容量配置的评价标准和约束条件，设计并求解微网内二者优化互补的容量配置模型，通过算例分析，研究了各类典型微网内分布式发电和储能的容量配置策略。
　　最后，从用户收益角度出发，分析分布式发电和储能接入后给微网带来的收益，研究不同电价机制下各类典型微网对应的分布式发电和储能容量配置方案，并以此建立目标函数和约束条件，求解二者优化互补的容量配置模型，通过算例分析，研究了各类典型微网对应的容量配置策略。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 微网负荷特性研究

1．2．2 模糊聚类分析研究

1．2．3 分布式发电出力曲线研究

1．2．4 分布式发电和储能的容量配置研究

1．2．5 最优化问题的算法研究

1．3 本文研究内容

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究思路

2 微网负荷节点分类

2．1 微网负荷分析

2．1．1 办公区

2．1．2 居民区

2．1．3 工业区

2．2 微网负荷模型

2．2．1 负荷特性指标

2．2．2 高校负荷模型

2．3 微网分类算法

2．3．1 模糊聚类的定义

2．3．2 模糊聚类算法

2．4 本章小结

3 分布式发电出力曲线研究

3．1 正态分布校验

3．1．1 JB统计量的定义

3．1．2 光伏出力数据的正态性校验

3．1．3 风电出力数据的正态性校验

3．1．4 小结

3．2 分布式发电出力的概率分布模型

3．2．1 置信度相关定义

3．2．2 概率分布模型

3．2．3 光伏出力的概率分布

3．2．4 风电出力的概率分布

3．3 不同置信度下的分布式发电日出力曲线

3．3．1 置信度和置信区间的确定

3．3．2 单位基本容量光伏的日出力曲线

3．3．3 单位基本容量风电的日出力曲线

3．3．4 小结

3．4 本章小结

4 分布式发电和储能的容量配置

4．1 分布式发电和储能的容量配置模型

4．1．1 配置目标

4．1．2 评价标准

4．1．3 约束条件

4．2 出力设置

4．2．1 负荷曲线

4．2．2 微网联络线功率

4．3 算法设计

4．3．1 数学模型

4．3．2 软件选择

4．4 算例分析

4．4．1 典型微网容量配置结果

4．4．2 结果应用

4．5 本章小结

5 考虑分布式发电和储能收益的容量配置

5．1 经济性收益分析

5．1．1 直接收益

5．1．2 补贴政策

5．2 分布式发电和储能的容量配置模型

5．2．1 微网节点新分类

5．2．2 配置目标

5．2．3 经济性评价标准

5．3 算例分析

5．3．1 典型高校微网

5．3．2 典型办公区微网

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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