[发明专利]计及成本和可靠性的直流微网光伏-风能系统配置优化方法

摘要

本发明提供一种计及成本和可靠性的直流微网光伏‑风能系统配置优化方法，包括以下步骤：计算成本Cost、获取可靠性为A；通过最小化式Cost和最大化式DNM来求解A_PV、A_Wind、P_Cap和；本发明可以比单目标优化方法在计及设备成本和能源获取可靠性之间得到更优化的配置结构，并适用于并网和孤岛两种模式。

主权项

1.一种计及成本和可靠性的直流微网光伏‑风能系统配置优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：记设备成本为Cost，由式(1)描述：其中，C_Grid为电网供电的费用，N为设备的寿命；PV、Wind和Batt分别代表光伏、风机和储能设备；I_i和OM_i分别代表设备费和维护费，它们分别由式(2)‑式(7)计算得到；I_PV＝λ_PV×A_PV                                           (2)式(2)中，A_PV为光伏板表面积，λ_PV为每平方米光伏板的购买费用；式(3)中，OM_year为年维修费，υ为损耗率，γ为折旧率；I_Wind＝λ_Wind×A_Wind                                           (4)式(4)中，A_Wind为风机占地面积，λ_Wind为每平方米占地的风机购买费用；I_Batt＝λ_Batt×P_Cap                                           (6)式(6)中，P_Cap为储能单元的容量，λ_Batt为每安时蓄电池的购买费用；式(7)中，P_{Cap_year}为储能单元年使用容量，N_Batt为蓄电池的使用寿命，T_b为储能元件的工作时间；步骤二：记能源获取可靠性为A，用式(8)描述；式(8)中，D_year为年度需求电量；DNM由式(9)计算得到：式(9)中，P_{Batt_min}(t)为t时刻蓄电池放电时的最低输出功率，P_Batt(t)为t时刻蓄电池输出功率，P_PV(t)为t时刻光伏发电系统的输出功率，P_Wind(t)为t时刻风能发电系统的输出功率，P_Grid(t)为t时刻电网的输入功率，P_D(t)为t时刻负载需求的输入功率；u(t)为一个阶跃函数，它由式(10)描述；而P_Grid(t)由式(11)计算得到：P_Grid(t)＝ψ[P_D(t)‑P_PV(t)‑P_Wind(t)‑P_Batt(t)]                          (11)式(11)中，ψ为电网电能转换率，P_PV(t)和P_Wind(t)分别由式(12)‑式(13)描述；P_PV(t)＝I_n×A_PV×η_PV                                   (12)式(12)中，I_n和η_PV分别为太阳辐射量和光伏转换率；P_Wind(t)＝P_WTG×A_Wind×η_Wind                                   (13)式(13)中，P_WTG和η_Wind分别为每平方米占地风机产生的功率和风能转换率；步骤三：通过最小化式(1)的Cost和最大化式(8)的A来求解A_PV，A_Wind，P_Cap和ψ；求解的过程描述为：约束条件有：0≤ψ≤1                                          (18)P_Grid(t)+P_PV(t)+P_Wind(t)+P_Batt(t)≤P_D(t)                         (20)式(15)‑式(18)中，上标“min”和“max”分别代表最小值和最大值。