[发明专利]一种基于新型优化模型的孤立分布式电网配置方法

说明书

一种基于新型优化模型的孤立分布式电网配置方法，在分布式发电盛行的背景下，秉承供电可靠、经济、环保、节能的理念，将太阳能光伏、风机、蓄电池、电解池、燃料电池和氢气罐等结合在一起，构建孤立分布式发电系统。光伏太阳能和风机保证了发电单元的相对稳定性，蓄电池、燃料电池等储能设备在一定程度上解决了用电供需严重不一致时的弊端，并提出一种实数编码方式的基于排序方法的蚁群算法，进行系统配置问题的优化计算求解。最终为实际搭建类似发电系统提供经济可靠的理论指导。

技术领域

本发明属于分布式发电系统领域，重点在于孤立的分布式电网优化配置中的一种新型优化模型，以及求解该配置问题的优化方法。

背景技术

21世纪，人类在有限资源和环境保护要求日益严格的制约下发展经济，面临着实现经济和社会可持续发展的严重挑战。由于分布式发电系统利用本地可再生能源进行发电，具有经济高效，供电可靠，清洁环保的特点，合理利用风能、太阳能进行发电供应已经越来越受到学者的研究和探讨。特别是对于山区等边远偏僻地区，因地制宜，对当地丰富的可再生能源开发利用，是解决广大无电偏远地区能源问题的必由之路。

研究分布式发电系统的合理配置，在最经济的前提下，使得风能、太阳能等新能源得到充分利用，并且保证系统的供电可靠性，降低系统的成本，是衡量系统优越性的重要指标。

针对分布式发电系统的优化配置，国内外专家学者进行了大量研究，从不同角度提出了各种目标的数学模型。例如，在以停电损失最小为优化目标，以可靠性、安全性为约束条件下进行优化配置；在考虑损耗成本、网络升级成本、电能质量成本的条件下，求解最优系统配置。但是大体上，在系统费用分析角度上，只是研究了分布式发电系统在构建以及运行维护上的可见成本，而并没有对潜在的成本进行系统分析，造成对系统的配置精度要求不高。对于类似于分布式电网优化配置的多变量、多约束非线性组合优化问题，国内外也有许多算法：经典数学优化方法、启发式优化算法、智能优化算法及复合优化算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于新型优化模型的孤立分布式电网配置方法，采用一种基于排序的实数编码方式的蚁群算法进行该配置问题的优化求解。充分考虑了系统在运行维护期间的潜在成本和利润；优化配置算法求解精度高，且启发式编码方案通俗易懂，能够提高求解效率。

为了解决上述技术问题，一种基于新型优化模型的孤立分布式电网配置方法

步骤如下：

S1.搭建孤立的分布式发电系统，包括发电单元和储能单元，发电单元由太阳能板和风机组成，储能单元由蓄电池、电解池、燃料电池以及氢气罐组成，系统还包括逆变器；

S2.事先定义好供发电设备的工作优先级，确定好电力设备开始或者停止工作的条件，给定系统的运行策略；工作优先级是蓄电池先充放电，氢气单元处于下一个优先级；系统运行时，会检测发电单元的发电量P_gen(t)和负载的电量需求P_Load(t)，通过两者的关系判断，给出系统的工作状态；

S3.在满足供电可靠性的前提下，求解分布式电网系统的最优配置，使得系统总成本C_total达到最小；供电可靠性用缺电率LPSP(Loss of Power Supply Probability)描述，它是缺电累积时间与系统总时间的比值；

S4.为该分布式发电系统进行目标函数的建模，构建优化模型，系统的总成本C_total由三种成本/收益模型组成，包括设备成本C_DEC，电能浪费成本C_EWC，氢气所获收益C_HPC；

S5.设备成本C_DEC由投资成本C_INV，系统维护成本C_OM以及设备替换成本C_REP组成；