基于經濟性與環保性的微電網多目標優化調度研究

劉強 吳豫 孫才華 李尊

摘 要：隨著時代的發展和社會的進步，人們的物質生活水平不斷提高，電力已經成為人們日常生活必不可少的一部分。電力系統的研究受到社會各界人士的廣泛重視，電力電網的工作迫切需要結合目前現代化的科學技術來發展進步。微電網技術的研究主要是為了應對當前資源日益緊缺問題，微電網工作必須在滿足電力系統供應的基礎上，促進電網工作的經濟性與環保性。本文結合經濟性與環保性的微電網多目標優化調度進行研究，希望能夠給以后的電力電網工作提供更多幫助。

關鍵詞：微電網；經濟性；環保性；優化調度；改進遺傳算法

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0134-01

微電網就是利用可再生資源進行發電的系統，能夠將各種形式的能量進行存儲轉換，并且改變負載結構通過控制小型發電的傳輸來實現電網供電控制。目前較為穩定的微電網是由風力發電、光能發電和儲存能量部件構成的，因為風能和光能轉換的電能具有一定的隨機特點，所以關于如何解決光能電力的存儲成為影響當前電力生產的主要問題。以下主要從微電網的短期優化調度模型進行分析，主要目的為構建較小的目標并結合動態優化調度的構建實現部分控制策略。以系統運行為基礎的分布式配置，對電力企業經濟效益的提高有一定作用。

1 不同種類的分布式電源數學模型

微電網主要是通過對分布式電源的利用實現能量轉換，在電力系統的負荷監控和保護功能的作用下逐漸形成較小的電力網絡系統，能夠通過外界風能和太陽能實現智能化的管理和控制。微電網系統的分布式電源在很多方面都有著很好的利用，相比于普通電網而言微電網結構能夠控制多項可調節變量，例如分布式電源的輸出功率、各組分儲能部件的輸出控制以及能源轉換的管理等。結合這些變量的輸出控制實現優化調度，對于目前微電網的順利運行有著非常重要的幫助。為促進微電網系統的穩定運行，就必須在很大程度上促進能源利用效率的提高，給微電網經濟性和環保型的提升帶來一些影響。

1.1 風力發電機數學模型

風能的出現是隨機的，影響風能的因素有空氣、海拔以及溫度等條件，本文只考慮一般環境下風能對微電網輸出的具體效果，并且由于電網整體結構而產生的發電量。風能發電機的輸出主要可以通過三種數學模型來進行展現，其中風能輸出控制系統的部分區域內需要結合相應設備才能實現。為構建良好的數學模型實現風能的轉換，就要利用額定功率內切換方式的特點來確認風機的輸出效率，這樣也能夠在很大程度上提高系統的穩定性。

1.2 光伏發電數學模型

光伏發電的設備主要是利用光照強度的不同才能夠實現輸出控制，并且相對于電量的輸出而言，要維持電壓的穩定、電能輸出控制的質量以及維修的費用。并且光能輸電要與風能輸電互相補充，才能夠起到更為良好的效果。對于在標準狀態下設備的輸出功率，需要結合光照強度的變化來進行體現。光伏發電的安全性很高，沒有任何污染物的排放，并且輸出電能的質量相對較高。就目前來講我國光伏發電已經取得非常好的成效，在很多地區都有著光伏發電的背景。對于光伏發電電板的研究必須結合光照時間以及強度，努力使其發揮出更大的優勢。

1.3 燃料電池數學模型

因為上述儲能的方式儲存能量的效果不夠顯著，并且成本較高，有很大一部分的工作仍然處于試驗階段。而燃料電池則不同，其本身擁有著較高的供電效率，并且在運行過程中不會釋放出太多的污染物，具有較高的環保性。對于整體的微電網系統而言能夠作為后備的能源，能夠在某些特定的條件下彌補電能不足的空缺。并且燃料電池需要結合模塊化的系統結構來進行控制，大大改進了以往傳統模式下對負荷電量的優化控制，在電力安全生產中具有很好的效果。

1.4 微型燃氣輪機

一般的微型燃氣輪機能夠在溫度控制中有著很好的作用，并且能夠實現小部分區域電量的短期供應，污染很小。對于整體微電網結構的利用能夠實現快速的能源轉換，并作為后備的重要能源。燃氣輪機主要以天然氣、甲烷為主，其中生產的熱氣能夠進行循環利用進行能量的供應。

2 微電網優化調度模型

在進行微電網的配置時首先要對其進行優化調度，并且結合不同種類的能源進行控制，在分布式電源的作用下必須滿足其功率的需求，同時也要建立良好的系統運行機制，考慮到微電網的安全運行。

2.1 目標函數

以上主要通過對風能、光能為主力的微電網進行研究，結合燃料電池以及微型燃氣電池等后備能源組成良好的電力系統結構，構建良好的經濟和環保特性。其主要的能源結構需要在目標優化模型的控制要求下，構建良好的優化變量。同時目標運行的維持需要通過合理的投資和維護才能夠保證良好的運行效率，并且將預算的統一內容整合到生產中，給微電網的建設提供補充作用。分布式電源的補充建設需要結合風力發電的投資來進行考慮，此外設備的建設投資需要結合設備運行的總量來研究。此外投資性的費用并不需要隨著時間的變化而發生改變，通過簡化投資的費用來提高為微電網的運行效率。

2.2 約束條件

微電網運行穩定性的約束具有一定的經濟效果，如果需要結合微電網經濟性優化來提高其運行的經濟穩定性，那么必須結合相應的負荷條件才能夠構建合理的系統結構。通過維持風能系統，保證良好的電力輸出效率以及輸出控制的總量。同樣也要對燃料電池的輸出控制進行研究，按照分布式電源的輸出控制來實現相應的約束。并且在燃料電池的控制下，相應的風電輸出系統需要在總體約束條件下完成微電網總負荷的約束。默認的分布式電源結構需要滿足聯合建設的需求，如果約束條件的本身需要按照功率變化量的需求進行輸出控制，那么對于不同的分布量會受到光伏影響環境的變化。以上整體設備的約束需要從微電網總體負荷量的約束下實現儲能控制，并且電源的整體設備需要在輸出功率的約束下完成分布式電量的設計。

3 基于改進遺傳算法的微電網優化配置

所謂遺傳算法就是在微電網的控制下實現快速編碼，對于多目標的算法需要結合不同方面的控制來尋求最優的解決方案。在滿足臨時布局的狀況下需要滿足整體布局的控制，編碼空間的適應度要求在整體種群規模的要求下計算完成。算法循環控制的要求必須重新進行編碼，并結合微電網分布式電源的主要內容進行控制，維持正常電網的穩定性。數據信息的相關參數需要在策略式的優化下才能夠完成，對微電網進行經濟性和環保性的主要內容進行分析，我們大致可以發現其主要成本的波動及變化，如果在供電初期的用電量大幅度提高，那么其經濟性和環保性的優化效果將會很快降低。相對來講微電網的應用成本較低，并且具有很好的環保性，對于整體微電網的運行來講輸出電量的控制需要結合多目標優化策略才能夠保證系統運行的穩定，提高微電網系統的環保性和穩定性，促進可再生能源的利用效率，對微電網長期穩定的發展具有很好的效果。

4 結語

本文從傳統的微電網經濟調度工作進行分析，考慮到環保性和經濟性的要求構建多目標優化的模型結構，同時在局部的算法結構中促進優化配置效率的提高。對于更高的優化目標而言，需要滿足經濟性和環保型的要求，分別對不同的目標進行優化，這對于微電網整體資源的利用率來講有著很大的提升。

參考文獻

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