微电网平台的搭建与能量优化管理研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文微电网平台的搭建与能量优化管理研究摘要随着世界经济的发展，各国对能源的需求急剧上升，迫切需要开发风能、太阳能等分布式可再生能源。微电网融合现代电子技术及分布式发电技术，可充分发挥分布式发电的优势，提高供电可靠性和电能质量，有利于建设节约型社会，发展迅速。微网即一个小型的自立的电网，一方面通过发电单元和储能设备的协调运行可以实时平衡内部负荷功率，另一方面由电子器件控制可实现并网或孤网运行。微网能量优化管理是实现微网安全、可靠、经济、环保、高效运行的重要保障。本文主要内容如下：（1）介绍了实际搭建的

2、微电网平台，研究了光伏、风力发电特性，建立了燃料电池运行维护和排污处理费用函数；分析比较各种储能方式优劣，确定了使用铅酸蓄电池作为储能设备，探讨了影响其寿命周期的因素，建立了衡量其寿命损失的函数，根据微网电压和容量要求，给出了蓄电池的连接方式。在此基础上，通过对硬件系统总体设计，采集了网内环境参量和电气参量，开发了基于LabVIEW的微网监测系统，实现了对信号的分析处理、保存和显示功能。（2）针对并网运行的微网，将一天24小时划分为谷平峰三个不同的时段，考虑可控性微电源和蓄电池相关约束条件，建立了微网经济运行的3种优化模型，

3、模型1在整个时段设计了计及蓄电池荷电状态和放电功率的放电罚函数，模型2在模型1的基础上，谷平时段设计了计及蓄电池充电功率的充电补偿函数，峰时段设计了计及蓄电池荷电状态和充电功率的充电罚函数，模型3在模型2基础上，对负荷侧进行了管理；其次，建立了以系统环境污染代价成本最小为目标函数的优化模型；最后针对同时考虑I太原理工大学硕士研究生学位论文经济运行成本和环境污染代价成本这一多目标优化问题，给出在构建单目标满意度和多目标协调度评价函数的基础上，将多目标优化问题转变成单目标优化问题，构建了交互式多目标优化模型。（3）针对孤网运行的

4、微网，将能量优化管理分为日前和日内两个阶段，在日前优化阶段以微网调度日内整体运行费用最低为目标，优化各可控型微电源开停机状态及可转移负荷的转出、转入时间及转移量；日内调度在日前优化的基础上，将蓄电池荷电状态划分为5个区间，依据实时计算得到的蓄电池荷电状态所处的不同区间、系统净负荷功率大小及各可控型发电单元的发电能力，采用不同的调度策略。（4）在理论研究的基础上，依托搭建的微电网平台，对其并网和孤网运行能量进行了优化。结果表明：并网方式下，模型2经济运行费用比模型1减少了11.2%，模型3比模型2减少了16.8%、比模型1减少

5、了26.1%，微网经济效益显著提高，验证了所建立模型的正确性和有效性；以模型2为例，运用文中给出的交互式优化方法，多目标优化的经济运行费用比环境污染代价成本最小对应的经济运行费用低3.97%，多目标优化的环境污染代价成本比经济运行费用最小对应的环境污染代价成本低8.8%，协调了微网运行的经济性和环保性，验证了交互式优化方法的可行性。孤网方式下，通过日前和日内两个阶段优化，保证了微网运行的可靠性和经济性。关键词：微电网，监测，能量优化管理，并网运行，孤网运行II太原理工大学硕士研究生学位论文THECONSTRUCTIONOFM

6、ICROGRIDPLATFORMANDOPTIMALENERGYMANAGEMENTFORMICROGRIDABSTRACTWiththedevelopmentofworldeconomy,thedemandforenergyhasrisensharply.Itisurgenttodevelopdistributedrenewableenergysourcessuchaswindandsolarenergy.Microgridcombiningmodernelectronictechnologywithdistributed

7、generationtechnology,cannotonlyadequatelytakeadvantagesofdistributedgenerationandimprovepowersupplyreliabilityandpowerquality,butalsoisadvantageoustotheconstructionofaconservation-mindedsocietyanddeveloprapidly.Asasmallandisolatedpowergrid,ontheonehand,itcanreal-ti

8、melybalanceinternalloadpowerthroughcoordinationofpowergenerationunitsandenergystorageequipments,ontheotherhand,microgridcanrealizeconnectedorisol