微網運行優化控制方法研究

銀川能源學院電力學院 喬文娟 李 莉

微網運行優化控制方法研究

銀川能源學院電力學院 喬文娟 李 莉

【摘要】由于分布式發電存在間斷、復雜、變化多樣、穩定性差等一系列的特點，為了保證微網的經濟可靠運行，如何優化調度各種分布式發電成為了人們關注的重點，大量分布式發電并聯運行的時候，如何阻止環流、合理進行分配功率，并且怎樣實現分布式發電的并網運行，成為了現代電力領域最新關注的研究熱點。本文在研究微網多目標運行優化控制研究的必要性的基礎上，重點研究了并網運行方式、孤島運行方式以及幾種多目標運行優化算法。

【關鍵詞】分布式發電；微網；多目標；優化運行

引言

分布式發電系統指利用各種分散存在的能源進行發電的系統，直接布置在配電網或負荷附近，經濟、高效可靠發電，以滿足特定用戶需要和支持現存配電網的經濟運行［1］。分布式發電存在眾多優點的同時，同樣也有缺點，因此為了調節大電網與分布式電源間的矛盾，充分體現分布式電源為電網以及用戶帶來的價值和效益，提出了微網（Microgrid ）的概念［2］。依靠電網的運行控制和能量管理這些關鍵技術，可以使得微網運行在并網或者是孤島運行。本文通過國內外微電網技術的新方案和新進展，主要針對微電網的運行控制進行了研究。

1、微網多目標運行優化控制研究的必要性

為了解決電網與分布式發電間的矛盾，充分發揮分布式發電為電力系統以及用戶所帶來的技術經濟效益，微網概念應運而生。為了提高微網運行的經濟性、環保性，最有效地發揮微網系統效能，基于智能優化算法的微網多目標運行優化控制一直是微網領域研究的熱點。

2、并網運行方式

2.1 含小型冷熱電聯產系統的微網并網方式下的多目標運行策略

由于WT和PV兩者不存在不直接消耗燃料，并且環境污染小，并且還有啟動快速、增減負荷快速一些優點，所以優先利用其機組出力，所包含冷熱電聯產系統“以冷/熱定電”，由冷/熱負荷確定MT機組出力。

2.2 目標函數

當微網處于并網運行，目標函數為多目標優化運行時，需要重點考慮分布式電源的技術性能、本地可以用到的能源資源、負荷需求量的多少、環境保護費用以及微電源的維護費用和運行費用等等。另一個需要考慮的因素是微網和外部電網之間有關于電能的交易，也就是系統的購電售電情況。依據此，建立的目標函數的形式為：

目標1：微電網一天內的電量成本F1（t）最小。微電網并網運行時的日電量成本包括三個部分即各微源的發電成本（計及燃料成本、運行維護成本）、微網與外網的能量交換成本、冷熱電聯產的供熱及供冷收益。因此，微網一天內的電量成本函數為可表示為：

目標2：微電網運行產生的污染物對環境的影響成本F2最低。微電網并網運行時的環境成本包括各微源運行產生的環境成本和微網向外網購電的環境成本之和。因此，微網環境成本的函數為：

目標3：微電網各微源運行效率損失最低。運行效率的目標就是在滿足微網正常運行情況下，盡可能提高微電網中分布式電源的功率因數。不需要額外的增加無功補償設備的投資，然后可以改變換流器自身控制參數獨立的控制分布式電源的有功功率Pi和無功功率Qi。為了使分布式電源的功率因數達到最大值，取功率因數的倒數形式建立目標函數如下：

3、孤島運行方式

3.1 含小型冷熱電聯產系統的微網孤網方式下的多目標運行策略

仍然優先利用WT和PV的機組出力。聯產系統“以冷/熱定電”，由冷/熱負荷確定MT機組出力，根據建立的孤網運行方式下的優化模型，優化各各發電單元以及儲能單元的出力以此來滿足剩余負荷需要。如果各發電單元都滿發、蓄電池組完全放電不能無法滿足負荷需要時，首先考慮切除不是關鍵的負荷，保證重要負荷能夠正常供電；當負荷需求仍然不能得到滿足時，可以根據關鍵負荷的重要程度，從低到高切除其中的一部分負荷。

3.2 目標函數

當微網系統運行在孤網方式下，此時不考慮與外部電網之間進行電能交易的問題，負荷需求完全應該由系統內部的微電源和儲能裝置來供應。在滿足系統負荷需求和可靠性的前提下，使得系統的運行成本、系統的污染氣體排放量和分布式電源效率損失統統為最少。因此，優化數學模型需要綜合考慮各種類型微電源的技術性能、本地可能用到的能源資源、負荷需求的大小、微電源的維護費用、運行費用和環保費用等等。

4、結論

微網的概念應用而生以來，在國內外已經擁有比較多的技術支撐，智能電網的一個重要的分支就是微電網，微電網憑借著多樣化的能源形勢、柔性化的并網接口、定制化的電能質量、雙重化的能量信息流這些特征，必定會在未來的電網中發揮一個重要的作用。

作者簡介：

喬文娟（1990—），女，寧夏人，研究生，教師，助教，研究方向：智能電網。