PDF《风柴储生物质独立微电网系统的优化规划设计》

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4 风柴储生物质独立微电网系统的优化规划设计 周志超1,

2 ,郭力1 ,王成山1 ,焦冰琦1 ,许伟2 ,葛磊蛟1 ( 1. 天津大学电气与自动化工程学院,天津市

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2. 国电联合动力技术有限公司,北京市

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3 9 ) 摘要:对某偏远原住民社区现有供电系统、 负荷及自然资源情况进行了分析统计, 提出一种包含风 柴储生物质的独立微电网解决方案, 以替换现有的柴油供电系统.根据各分布式电源的技术特性, 提出一种改进型负荷跟随控制策略, 以柴油发电机组和生物质发电系统分别跟随系统内不同时间 尺度下的净负荷波动, 储能系统主要起系统稳定控制作用, 可显著提高可再生能源渗透率, 减少柴 油消耗量, 并能优化储能系统的容量配置和运行工况.以系统2 0年寿命周期净现值费用与污染物 排放最小为优化目标, 采用改进型非劣排序遗传算法( N S GA - Ⅱ) , 开展了系统方案的综合优化设 计, 结果表明了优化设计方案的可行性. 关键词:微电网( 微网) ;

独立微电网;

优化规划;

优化设计;

改进型负荷跟随;

容量优化配置;

生 物质发电 收稿日期:

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修回日期:

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0 4. 国家高技术研究发展计划(863计划)资 助项目(2011AA

0 5 A

1 0 7) ;

国家自然科学基金资助项目(51207099);

国家电网公司科技项目 间歇式可再生能源海 岛电网运行技术研究及工程示范项目 .

0 引言 微电 网能将多种类型的分布式电源(distri-butedg e n e r a t o r , D G) 有效组合在一起, 实现多种能 源互补, 提高能源利用率[ 1] , 是解决海岛及偏远社区 等地区供电的有效手段之一[

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3 ] . 独立微电网( s t a n d - a l o n em i c r o g r i d , S AMG) 系 统的优化规划设计是指在满足系统约束条件的基础 上, 以经济性、 环保性、 可靠性等为优化目标, 从可能 的解空间中寻找最优配置方案.文献[ 4] 在既定控 制策略下, 对某风光柴储S AMG 容量优化配置方案 进行了多目标优化设计;

文献[

5 ] 充分考虑了电池储 能系统( b a t t e r ye n e r g ys t o r a g es y s t e m, B E S S) 的使 用原则和寿命影响因素对 S AMG 经济运行优化设 计的影响;

文献[

6 ] 针对风力和光伏发电出力的随机 性, 提出了一种基于机会约束规划的S AMG 经济运 行模型;

文献[

7 ] 则在优化设计中计及了设备寿命和 燃料价格波动等不确定性因素的影响.上述优化规 划方法的关注重点均是试图找到一种可能的电源优 化配置方案, 使其实现系统内微源出力与负荷的实 时平 衡, 同时兼顾经济性和环保性, 而较少考虑SAMG 系统规模、 D G 的技术现状、 当地能源政策法 规和多样化的用户需求等因素对结果的影响.事实 上, 上述因素会对实际微电网工程技术方案的最终 决策产生较大影响, 需充分考虑. 本文针对某偏远原住民社区的历史测风数据、 历史负荷 数据及现有电源情况, 充分考虑大容量BESS和小型生物质发电(biomasspowergeneration,BPG) 系统的技术发展现状, 结合当地能 源政策和居民文化水平情况, 提出了一种满足多样 化用户需求的独立风柴储生物质微电网系统解决方 案, 以替代现有的柴油供电系统.基于一种改进型 负荷跟随( i m p r o v e d l o a d f o l l o w i n g , I L F) 控制策略, 给出了以独立系 统全寿命周期内净现 值费用(netpresentcost,NPC) 和污染物排放最小为目标的优 化设计模型及优化结果.