[发明专利]一种考虑柔性负荷的独立微电网系统容量优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网设计规划领域，尤其是一种考虑柔性负荷的独立微电网系统容量优化配置方法。

背景技术

随着能源短缺、环境污染等问题的不断涌现，含风力和太阳能光伏等可再生能源的分布式发电已成为世界范围内研究的热点。微电网可以将分布式发电单元、储能单元以及负荷整合在一起，实现一体化运行，工作于并网或者孤岛模式，是未来智能电网的重要组成部分。因此，合理利用自然资源，对风/光微电源和储能的容量进行优化配置是微电网规划设计领域中的核心课题。

太阳能和风能都具有随机性、波动性和间歇性等特点，因而导致风力发电和光伏电池的输出功率不稳定，在一定程度上降低了微电网对风力发电和光伏发电的容纳能力。并且在独立运行时，单独的光伏发电或风力发电需要配置很大容量的储能才能满足负荷需求。

目前关于容量配置的研究中，由于太阳能与风能的特性，普遍采用附加蓄电池的发电方式来平抑风/光供电，组成风/光/储系统。然而随着可再生能源的大规模利用，仅靠附加蓄电池的方式不仅无法解决本地消纳困难、资源利用不充分等问题，造成可再生能源损耗过大，还会使容量配置成本增大。

发明内容

本发明目的在于提供一种可提高系统经济性和可再生能源消纳水平的考虑柔性负荷的独立微电网系统容量优化配置方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法的步骤如下：

步骤1，确定微电网系统的组网方式，建立柔性负荷响应模型；

步骤2，确定微电网系统能量调度策略优先级，提出考虑柔性负荷的系统能

量调度策略；

步骤3，确定目标函数和约束条件，建立考虑柔性负荷的双目标优化模型；

步骤4，建立微电网系统容量优化配置方法；

步骤5，引入“禁忌表”和“扰动”、“重启”操作改进粒子群算法；

步骤6，确定算例以及其必要特征，采用MATLAB软件编写粒子群算法程序对算例进行仿真分析。

进一步的，所述步骤1的具体过程如下：

步骤1-1，确定微电网系统的组网方式

根据风/光/储微电网系统各种组网方式的特点，选择具有控制简单、扩容方便等优点的直流母线的组网方式；其中，风力发电系统、光伏发电系统、储能系统、逆变器以及负载构成了典型的独立风/光/储微电网系统结构；

步骤1-2，建立柔性负荷响应模型

根据管理方式不同，柔性负荷分为可激励负荷和可中断负荷。本文基于合同的约定的模式，根据电网与用户签订的协议，提前通知持续时间、负荷调节容量、折扣率、补偿率等，引导用户主动参与微网运行。

柔性负荷的响应模型为：

P_load(t)＝P_load,0(t)+ΔP_f(t)

其中，P_load,0(t)、P_load(t)为t时刻柔性负荷响应前和柔性负荷响应后系统的负荷；ΔP_f(t)为t时刻柔性负荷变化量。

进一步的，所述步骤2的具体过程如下：

步骤2-1，确定微电网系统能量调度策略优先级

系统遵循最大可再生能源利用率和最小成本的原则，由柔性负荷协调储能系统平抑负荷和微电源之间的不平衡功率；当系统功率不平衡时，优先由储能系统通过充放电来平衡；

步骤2-2，提出考虑柔性负荷的系统能量调度策略

定义系统风机发电与光伏发电之和与负荷需求的差额为系统不平衡功率；系统不平衡功率为：

ΔP＝P_pv+P_wt-P_load

式中，ΔP为系统不平衡功率；P_pv为光伏电池输出功；P_wt为风力发电机的输出功率；P_load为系统负荷；

当风光出力充足时，ΔP＞0，系统剩余的功率首先对蓄电池进行充电；当充电功率或剩余电量超过蓄电池的约束范围之后仍有剩余，则由柔性负荷响应进行消纳；

当风光出力不足时，ΔP＜0，系统剩余的功率首先对蓄电池进行放电；当放电功率和剩余电量超过蓄电池的约束范围之后仍有缺额，通过可中断的柔性负荷的响应减少系统负荷来平衡。

进一步的，所述步骤3的具体过程如下：

步骤3-1，确定目标函数

建立的容量优化配置模型的目标是达到系统经济性和可再生能源消纳水平最优，其目标函数可描述为：