【摘要】：隨著科技的迅猛發(fā)展,帶來了諸多環(huán)境問題,而環(huán)境的日益惡化,也使得人們對(duì)環(huán)保越來越重視。電力,是現(xiàn)代人類生活不可或缺的能源,而傳統(tǒng)發(fā)電方式,例如火電等,會(huì)排放大量的溫室氣體和污染環(huán)境氣體,因此以新能源發(fā)電為核心的微電網(wǎng)系統(tǒng)被提出并在近幾年得到了迅猛的發(fā)展和應(yīng)用。但是,由于微電網(wǎng)技術(shù)目前還不是十分完善,例如清潔能源發(fā)電的一些問題沒有被完全解決,包括如何提高清潔能源發(fā)電的消納問題,包含清潔能源的微電網(wǎng)運(yùn)行成本較高的問題等。針對(duì)目前微電網(wǎng)研究過程中存在的問題,本文提出了一些方法和策略,對(duì)改善微電網(wǎng)技術(shù)中存在的問題具有重要意義。本文主要對(duì)含有風(fēng)機(jī)、光伏、蓄電池儲(chǔ)能以及柴油備用發(fā)電單元的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行研究。首先,針對(duì)典型微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),對(duì)其系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)分布式單元進(jìn)行建模分析,主要包括風(fēng)機(jī)、太陽能、柴油發(fā)電機(jī)以及蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的建模,并對(duì)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行簡單說明,為后續(xù)章節(jié)的研究奠定基礎(chǔ)。然后,建立本文所要分析研究的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并構(gòu)建以微電網(wǎng)系統(tǒng)總運(yùn)行成本費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù),對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)分布式單元進(jìn)行詳細(xì)分析,針對(duì)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行成本模型,除了考慮其運(yùn)行維護(hù)成本和折舊成本,還考慮了蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能損耗成本,使得對(duì)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析更為完善。除此之外,還計(jì)及柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行所帶來的環(huán)境成本,并提出了多能互補(bǔ)微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度策略。綜合多能互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行成本和優(yōu)化調(diào)度策略,通過對(duì)智能優(yōu)化算法——蝙蝠算法進(jìn)行改進(jìn),并運(yùn)用到求解本文所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型中,使其更高效的求解本文所提出的優(yōu)化調(diào)度問題。通過算例仿真驗(yàn)證了算法的有效性,得到了多能互補(bǔ)微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果。最后,綜合考慮多能互補(bǔ)微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行兩種運(yùn)行模式,建立以多能互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)的總成本最低和清潔能源發(fā)電的利用率最大為目標(biāo)的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型,設(shè)定四種微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的特殊場(chǎng)景,提出微電網(wǎng)系統(tǒng)兩種運(yùn)行模式下不同的優(yōu)化調(diào)度策略,繼續(xù)通過改進(jìn)蝙蝠算法進(jìn)行模型的求解,并通過算例仿真對(duì)比分析多能互補(bǔ)微電網(wǎng)在四種場(chǎng)景下的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果,對(duì)比微電網(wǎng)系統(tǒng)并/離網(wǎng)運(yùn)行各自的特點(diǎn)及優(yōu)劣,制定了權(quán)衡清潔能源出力和微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化調(diào)度方案。綜上,本文主要針對(duì)多能互補(bǔ)微電網(wǎng)兩種運(yùn)行模式、四種運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度分析和研究,得出相應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)行方案。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM73
【圖文】：

4 多能互補(bǔ)微電網(wǎng)并/離網(wǎng)運(yùn)行模式下的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度49圖4-11 場(chǎng)景一并網(wǎng)運(yùn)行模式微電網(wǎng)仿真結(jié)果 圖4-12 場(chǎng)景一孤島運(yùn)行模式微電網(wǎng)仿真結(jié)果Figure 4-11 Scenario 1 Simulation results Figure 4-12 Scenario 1 Simulation resultsof microgrid with grid-connected operation mode of islanded operation mode microgrid表 4-7 場(chǎng)景一多能互補(bǔ)微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果Table 5-5 Scenario 1 Optimal dispatching results of multi-energy complementary microgrid多能互補(bǔ)微電網(wǎng) F1 F2 F3孤島運(yùn)行 163628.3725 - 3227.86并網(wǎng)運(yùn)行 - 162002.1307 3658.67場(chǎng)景二條件孤島運(yùn)行模式下的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)、光伏和柴油發(fā)電機(jī)的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果以及各個(gè)時(shí)段的蓄電池儲(chǔ)能的充放電情況如圖 4-13 和圖 4-14 所示。由圖可知，在場(chǎng)景二情況下風(fēng)光資源充足，但系統(tǒng)負(fù)荷較大的情況，這種場(chǎng)景下的柴油發(fā)電機(jī)在部分負(fù)荷高峰時(shí)啟動(dòng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)仍能夠滿足獨(dú)立運(yùn)行，棄風(fēng)棄光功率不大并且沒有切負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

4 多能互補(bǔ)微電網(wǎng)并/離網(wǎng)運(yùn)行模式下的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度49圖4-11 場(chǎng)景一并網(wǎng)運(yùn)行模式微電網(wǎng)仿真結(jié)果 圖4-12 場(chǎng)景一孤島運(yùn)行模式微電網(wǎng)仿真結(jié)果Figure 4-11 Scenario 1 Simulation results Figure 4-12 Scenario 1 Simulation resultsof microgrid with grid-connected operation mode of islanded operation mode microgrid表 4-7 場(chǎng)景一多能互補(bǔ)微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果Table 5-5 Scenario 1 Optimal dispatching results of multi-energy complementary microgrid多能互補(bǔ)微電網(wǎng) F1 F2 F3孤島運(yùn)行 163628.3725 - 3227.86并網(wǎng)運(yùn)行 - 162002.1307 3658.67場(chǎng)景二條件孤島運(yùn)行模式下的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)、光伏和柴油發(fā)電機(jī)的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果以及各個(gè)時(shí)段的蓄電池儲(chǔ)能的充放電情況如圖 4-13 和圖 4-14 所示。由圖可知，在場(chǎng)景二情況下風(fēng)光資源充足，但系統(tǒng)負(fù)荷較大的情況，這種場(chǎng)景下的柴油發(fā)電機(jī)在部分負(fù)荷高峰時(shí)啟動(dòng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)仍能夠滿足獨(dú)立運(yùn)行，棄風(fēng)棄光功率不大并且沒有切負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

4 多能互補(bǔ)微電網(wǎng)并/離網(wǎng)運(yùn)行模式下的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度53圖4-15 場(chǎng)景二并網(wǎng)運(yùn)行模式微電網(wǎng)仿真結(jié)果 圖4-16 場(chǎng)景二孤島運(yùn)行模式微電網(wǎng)仿真結(jié)果Figure 4-15 Scenario 2 Simulation results Figure 4-16 Scenario 2 Simulation resultsof microgrid with grid-connected operation mode of islanded operation mode microgrid表 4-8 場(chǎng)景二多能互補(bǔ)微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果Table 5-5 Scenario 2 Optimal dispatching results of multi-energy complementary microgrid多能互補(bǔ)微電網(wǎng) F1 F2 F3孤島運(yùn)行 165362.0237 - 3542.94并網(wǎng)運(yùn)行 - 163011.8129 3664.54場(chǎng)景三條件孤島運(yùn)行模式下的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)、光伏和柴油發(fā)電機(jī)的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果以及各個(gè)時(shí)段的蓄電池儲(chǔ)能的充放電情況如圖 4-17 和圖 4-18 所示。由圖可知，場(chǎng)景三中的風(fēng)光資源就有明顯的不足，當(dāng)負(fù)荷需求小在場(chǎng)景二情況下風(fēng)光資源充足，但系統(tǒng)負(fù)荷較大的情況，這種場(chǎng)景下的柴油發(fā)電機(jī)在部分負(fù)荷高峰時(shí)啟動(dòng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)仍能夠滿足獨(dú)立運(yùn)行，棄風(fēng)棄光功率不大并且沒有切負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

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本文編號(hào)：2761734