[发明专利]一种针对海岛/海上平台独立新能源微电网的容量配置优化方法

摘要

本发明属于电力系统微电网领域，涉及海岛/海洋平台独立微电网系统的容量配置最优选取方法。本发明包括：由实测或估测获得海岛/海上平台全年的负荷小时平均功率；从气象部门获取当地全年的自然条件小时平均数据；计算每一种发电设备单位容量全年的预测发电功率；初始全部发电设备及储能设备的数量；计算此时间段内全部发电设备的总发电量，负载的总用电量；计算全年的负荷缺电率和能量剩余率。本发明增加了对特殊自然条件对系统参数影响的修正因子；增加特殊地理环境对成本影响的修正因子；增加了海洋能发电设备和柴油机，使之既可以更好的利用可再生能源提供电力，又增强了系统的供电可靠性。

主权项

1.一种针对海岛/海上平台独立新能源微电网的容量配置优化方法，其特征在于：（1）获得海岛/海上平台全年的负荷小时平均功率，根确定最大允许全年缺电率DPSP_max和最大允许全年能量剩余率REPG_max，选定海岛/海上平台独立供电系统所包含的发电设备类型，至少包含柴油机，光伏发电设备，风力发电设备，海流发电设备，蓄电池储能中的一种；（2）从气象部门获取当地全年的自然条件小时平均数据，数据包括温度、光照强度、风速、海流速；（3）参照发电设备的模型，计算每一种发电设备单位容量全年的预测发电功率：光伏发电设备的输出功率模型：Ipv=Isc·{1-C1[exp(Vpv-ΔVC2·Voc)-1]}+ΔI]]>P＝V_pv·I_pv式中：I_PV为任一条件下光伏模型最佳运行点电流，I_sc为光伏模型短路电流，V_pv为任一条件下光伏模型最佳运行点电压，V_oc为光伏电池板开路电压，风力发电设备的输出功率模型：Pwt(v)=a·v3-b·PR;vci≤v≤vrPR;vr≤v≤vco0;otherwise]]>a=PRvr3-vci3,b=vci3vr3-vci3]]>式中：P_R为风机的额定功率，ν_r为风机的额定风速，为风机的切入风速，v_co为风机的切出风速；海流机发电设备的输出功率模型：Poc(v)=a·v3-b·PR;vci≤v≤vrPR;vr≤v≤vco0;otherwise]]>a=PRvr3-vci3,b=vci3vr3-vci3]]>式中：P_R为海流机的额定功率，ν_r为海流机的额定流速，为海流机的切入流速，v_co为海流机的切出流速；（4）初始全部发电设备及储能设备的数量，初始数量可定为实际可选用范围中的最小值；（5）设时间t=1，表征某一时间段；（6）计算此时间段内全部发电设备的总发电量，负载的总用电量，比较二者的大小；（7）如果此时间段内发电总量大于用电总量，则计算储能设备充电是否达到储能上限，如果达到上限则计算此时间段内的能量剩余，如果没有达到上限则计算储能装置充电后的SOC；EPG和充电SOC的计算方法：EPG(t)＝E_Gen(t)-[E_L(t)η_inv+(SOC_max-SOC(t-1))/η_B]式中：E_Gen(t)为可再生能源发电产生的总能量，E_L(t)为负荷消耗的总能量，η_inv为逆变器的效率，SOC_max为储能装置SOC上限，SOC(t-1)为前一时刻储能装置的SOC值，η_B为储能装置充电效率SOC(t)＝SOC(t-1)·(1-σ)+[E_Gen(t)-E_L(t)/η_inv]·η_B式中：SOC(t)为蓄电池在时间t时的荷电状态，SOC(t-1)为蓄电池在时间t-1时的荷电状态，σ为自放电率；（8）如果此时间段内发电总量小于用电总量，则计算储能设备放电是否达到储能下限，如果达到下限则计算此时间段内的能量缺失DPS，如果没有达到下限则计算储能装置放电后的SOC，DPS和放电SOC的计算方法：DPS(t)＝E_L(t)-[E_Gen(t)+SOC(t-1)-SOC_min]η_inv式中：SOC_min为储能装置SOC下限：SOC(t)＝SOC(t-1)·(1-σ)-[E_L(t)/η_inv-E_Gen(t)]；（9）当t≤8760时，返回步骤6，同时t自增1；否则继续执行以下步骤；（10）计算全年的负荷缺电率（DPSP）和能量剩余率（REPG）：DPSP=Σt=1TDPS(t)/Σt=1TEL(t)]]>REPG=Σt=1TEPG(t)/Σt=1TEL(t);]]>（11）判断DPSP和REPG是否满足约束条件，如果同时满足则记录此时选择的配置组合（光伏容量、风机容量、潮流机容量、储能设备容量）；否则继续执行之后步骤，约束条件为：DPSP≤DPSP_maxREPG≤REPG_max；（12）如果此时选择的发电设备的数量及储能设备的容量没有达到实际可选用范围中的最大值，则数量相应自增1，返回步骤5执行；否则继续执行之后步骤；（13）计算并对比全部满足约束条件的组合的全寿命周期成本LCC和平准化能量成本LUEC，根据需要选出经济性最佳的组合，为优化的最终结果：LCC＝C_initial+C_o&m+E_energy+R_replace+S_salvageLUEC=(Cinitial+Creplace+CO&M)×CRFΣt=18760Egen(t)]]>式中：C_initial为系统的初始成本，C_o&m为设备运行与维护的成本，E_energy为能源成本、每年全部燃料成本，R_replace为系统寿命期内可替代电量的成本，S_salvage为残值、最后一年年底的净值。