家庭光伏发电系统经济效益优化调度模型研究

摘要

伴随能源互联网的迅速发展，我国在光伏发电技术和储能技术上取得了重大突破，成本不断下降。由于国家政策的大力扶持，政府对于光伏发电用户给予很高的补贴，现在我国已经有越来越多的家庭用户安装了光伏发电系统。因此家庭光伏发电系统的优化调度问题是一个非常有意义的研究课题。然而对于这些用户来说，如何才能让他们已经安装的光伏发电系统发挥最大效用，实现用户收益最大化，仍需要进一步深入的研究。本文针对传统光伏调度策略中存在的种种不足，提出了一种全新的家庭光伏发电系统经济效益优化调度模型。
　　本文首先通过对光伏发电的国内外的研究现状的分析，发现了传统光伏发电系统优化调度中存在的问题和不足，指出本文所提优化调度模型的必要性。为了更好的为优化调度提供判断依据，本文分析了家庭光伏发电系统的工作原理，并建立了光伏阵列的有功功率输出模型和储能装置的充放电功率模型。并根据未来的天气预测情况完成了模型的仿真工作，为后续的优化调度模型提供判定依据。
　　其次，为了使家庭光伏发电用户的经济效益达到最大化，优化用电结构，本文在综合考虑了各种因素后，提出了一种全新的家庭光伏发电系统经济效益优化调度模型。模型以剩余电量中上网卖电的分配比例和不足电量部分中从电网买电的分配比例为优化变量，以用户收益最大化为目标函数。该模型在峰谷分时电价的政策下，通过全局的优化调度，得到最佳的优化调度指令保证用户获得最大收益。然后利用改进的粒子群优化算法，完成了对优化调度模型的求解过程。并通过具体的算例分析，验证了本文所提优化调度模型的有效性。通过与传统调度模型的仿真结果进行对比，更加突出了本文所提模型的良好调度效果。模型不仅大大增加了用户的收益，帮助用户调整其自身的用电结构，而且对于电网而言，该模型削峰填谷、高峰期负荷转移方面起到了非常好的作用，减轻电网供电压力。
　　由于天气因素是变化不定的，因此优化调度策略也不可能是一成不变的。为了将天气等不确定性因素考虑进模型中，本文提出了两种方法来实现对所提的优化调度模型的改进。受天气因素的影响，调度当天末储能装置内电量的多少会很大程度的影响次日的调度效果。因此科学合理制定储能装置调度末时段电量的约束条件，就显得尤为重要。为了解决上述问题，本文提出了直接制定法和储能价值评估制定法两种方法来对模型进行改进。改进后的模型既可以科学合理的制定出最佳的储能末时段电量约束，为次日的优化调度做好充足的准备，充分应对天气因素的不确定性对系统优化调度产生的影响，又可以保证系统在整个调度周期内的总的经济效益达到最优。
　　最后，本文对所提优化调度模型进行了仿真，并将各个方案下的优化调度结果以及取得的经济效益进行分析对比，进一步验证了所提改进方案的正确性和有效性。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景

1．2 目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 分布式发电发展现状

1．3．2 太阳能发电发展现状

1．3．3 光伏发电系统的优化调度研究现状

1．4 论文主要研究内容及工作

第2章 家庭光伏发电系统基本原理及建模

2．1 引言

2．2 家庭光伏发电系统

2．3 光伏发电单元

2．3．1 光伏阵列模型

2．3．2 光伏阵列仿真

2．4 蓄电池

2．4．1 蓄电池在家庭光伏发电系统中的作用

2．4．2 蓄电池充放电模型

2．5 本章小结

第3章 家庭光伏发电系统经济效益优化调度模型

3．1 引言

3．2 传统调度策略

3．3 全局优化调度模型

3．3．1 全局优化调度策略

3．3．2 模型目标函数

3．4 全局优化调度模型的约束条件

3．5 本章小结

第4章 基于粒子群算法的模型求解及优化调度仿真

4．1 粒子群优化算法

4．1．1 基本粒子群优化算法

4．1．2 改进粒子群优化算法

4．2 模型求解过程

4．3 家庭光伏发电系统优化调度仿真

4．4 与传统调度模型结果对比分析

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 直接制定法

5．3 储能评估制定法

5．3．1 储能虚拟价值模型

5．3．2 储能充电成本模型

5．3．3 储能价值评估制定法

5．4 基于储能价值评估的优化调度模型仿真

5．4．1 方案一系统优化调度仿真分析

5．4．2 方案二系统优化调度仿真分析

5．4．3 方案三系统优化调度仿真分析

5．4．4 方案四系统优化调度仿真分析

5．4．5 经济效益对比分析

5．5 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢