基于储能技术的微电网能量管理策略研究

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微电网(Micro-grid)是指由分布式发电单元、电力能源储存单元、电压电流转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的集发配用电于一体的小型电力系统。微电网的提出,不仅可以提高分布式发电利用效率,还可以保证电力系统的稳定和高效,对促进环境友好型社会发展也有相应贡献。在保证微电网供需平衡前提下,如何优化微电网发、配、用电的过程,有效解决新能源分布式发电单元的波动性和不确定性、用户负荷的随机性等问题,对于保证微电网有效、经济的运行具有重要意义。而储能系统作为微电网中灵活的组成部分,不仅具有储存电能的能力,还具有灵活的充放电特性,可以有效地实现用户需求侧管理,减小峰谷差,提高系统运行效率,降低电力网络成本;提高大规模可再生能源接入电网的能力,消除能源结构调整的瓶颈;发挥备用电源作用、改善电能质量,满足现代电力系统日益发展的不同需求。所以,储能技术作为微电网的关键部分,在实际运行优化过程中起到了重要作用。  本文以储能单元为核心,从可转移负荷策略、储能均衡技术设计以及储能容量配置三个方面,对微电网能量管理和优化调度展开了比较深入的研究,取得了一些有意义的成果,主要包括:  (1)针对微电网中可转移负荷调度问题,结合储能系统相关技术,提出了一种基于可转移负荷和储能系统协调控制的微电网能量管理策略。首先构建微电网经济运行模型,建立了兼顾用户负荷优化调度与储能系统安全高效运行的多目标函数,然后根据所制定的策略,利用改进的粒子群算法优化算法,对目标函数进行求解,获得可转移负荷实际调度量,实现可转移负荷的调度策略,从而可以进一步提高微电网的运行性能,保证能量管理的经济高效运行。  (2)针对微电网中储能系统均衡问题,提出一种兼顾可转移负荷调度和储能均衡的微电网并网型日前优化调度方案。首先构建了微电网运行模型,在可转移负荷基础上,依照能量管理策略,实行储能单元均衡技术优化,完善储能系统的模块运行,同时,考虑了电力市场需求成本、储能运行成本以及用户满意度等多种因素,保证了微电网系统的有效和稳定运行。  (3)针对微电网孤网模式下的新能源发电、负荷平衡问题,从实时控制运行需求出发,提出了一种基于日前能量调度管理和实时误差控制的储能系统容量配置方案。首先建立了兼顾储能系统成本损耗以及燃气轮机发电配置的多目标优化函数,通过计算得到所需的主储能配置,同时完成日前的能量管理调度。然后,利用场景模拟法得出完成实时操作所需要的辅助储能系统容量配置,并制定相应控制策略完成实时能量管理。  本文基于Matlab仿真平台对所提出的三种能量调度方案进行了仿真实验,验证了所提出的方案能够在微电网环境下,在微电网能量管理运行方面,达到所提出的经济稳定性要求。
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