微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标.pdf

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1、第３８卷第８期Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．８２０１４年４月２５日Ａｐｒ．２５，２０１４ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１３０７１９００５微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标谭兴国１，２，王辉２，张黎２，邹亮２（１．河南理工大学电气工程与自动化学院，河南省焦作市４５４００３；２．山东大学电气工程学院，山东省济南市２５００６１）摘要：复合储能在微电网功率平衡、平滑可再生能源波动、提升电能质量等方面发挥多重作用，针对包含光伏发电、风力发电和典型负荷的微电网，提出一种合理配置复合储能容量的方法。针对复合储能优化配置，以装置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源输出功率平滑度最好建立复合储能多目标优化数学

2、模型，采用自适应惯性权重的粒子群算法求解复合储能多目标函数最优解；针对子目标函数权重系数的确定，提出目标函数适应度离差排序法；提出了定量评估微电网储能多目标优化效果的参数指标，并以此为依据，对比了微电网内蓄电池单一储能多目标优化与复合储能多目标优化结果。最后，通过ＭＡＴＬＡＢ编程进行实例验算，验证了方法的合理、有效性。关键词：复合储能；微电网（微网）；多目标优化；离差排序法；评价指标；粒子群算法０引言围绕复合储能配置，文献［４］提出基于机会约束规划的混合储能优化配置方法，但其仅是成本最低不同于传统电网，微电网中的微电源等装置大的单目标优化方法；文献［５］基于神经网络的方法对多基于逆变器或小容

3、量发电机，系统惯性小，阻尼不复合储能平滑风电场中的功率波动进行优化，但其［１］足，不具备传统电网的抗扰动能力；在微电网中，应用范围限于风电场平波；文献［６］利用复合储能平光伏发电、风电等可再生能源发电的间歇性与随机抑风光联合发电系统的输出功率在不同时段内的波性、负荷的随机投切，以及微电源的离网、并网等过动，阐述了复合储能控制方法和参数设计，但未考虑程给系统稳定运行和电能质量造成较大影响，引起储能多种目标同步优化技术；文献［７］提出基于成本［２］电压和频率波动，甚至系统失稳。储能装置通过分析的混合储能优化配置方案，但止于单目标优化；功率变换装置可实现功率的四象限灵活调节，实现现有复合储能应用多

4、集中在储能控制方法和就某一微电网内有功和无功功率的瞬时平衡，提高了系统单目标进行容量优化，较少考虑针对复合储能的多［３］稳定性。由于储能系统的作用，微电网可实现微目标控制及求解算法。文献［８－１０］提出了混沌多目电源和负荷两组不相关随机变量的解耦，有效削弱标遗传算法、粒子群算法（ＰＳＯ）等多目标优化算法，风电和光伏发电等间歇性能源对微电网的负面影但对象并非储能装置，而是整个（微）电网。另外，上响。此外，储能还是微电网定制电力技术的物理基述复合储能优化都未能提供定量评估优化效果的指础，能满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的标，也缺乏单一储能与复合储能优化配置的对比，难多种要求。以对优化结果

5、进行有效评估。受限于储能技术的发展，目前尚不具备某单一本文以超级电容和蓄电池组成复合储能应用于形式储能，同时满足能量和功率的要求，且技术成微电网，建立复合储能的多目标优化的数学模型；针熟，成本可接受；考虑到不同储能的特点，宜发展多对目标函数权重计算提出了一种基于目标函数适应元复合储能技术实现不同储能的优势互补，最大限度离差平均值排序的方法；应用自适应权重ＰＳＯ获度地发挥储能技术的性能。目前复合储能多由能量取复合储能最优解；提出了定量反映可再生能源波型储能（以电池类为主）与具有快速响应特性的功率动系数和微电网功率平衡程度的储能优化性能指型储能（如超级电容、飞轮储能等）构成。标；并就微电网内单一

6、储能和复合储能多目标优化效果进行了对比。收稿日期：２０１３－０７－１９；修回日期：２０１４－０１－０２。１微电网复合储能多目标优化建模国家自然科学基金资助项目（５１１０７０６８）；中国博士后基金资助项目（２０１２Ｍ５１１０２３）；新能源电力系统国家重点实验室开［１１］，包含风力发本文中微电网配置如图１所示放课题（ＬＡＰＳ１３０１７）。电、光伏电池及微型燃气轮机作为可控微源。复合—７—２０１４，３８（８）储能在微电网发挥多重功效，本文将从复合储能成式中：ｉ表示第ｉ个时段；Ｐｂａｔ，ｉ和Ｐｕｃ，ｉ分别为蓄电池本、微电网功率平衡、可再生能源波动抑制等方面建和超级电容的输出功率；Ｐｄｇ，ｉ为未经储能

7、补偿的可立复合储能的多目标优化数学模型。再生能源实际发电功率，是光伏发电、风力发电和辅助微电源发电量之和；ＰＤＧ，ｉ为经复合储能补偿后的可再生能源输出功率值。１．３微电网中的功率需求匹配目标微电网内任一时刻必须保证功率平衡，以维持［１３］微电网电压和频率的稳定。若配置储能容量不足，则富余电能通过卸荷器释放，造成能源浪费；而发电不足时则必甩负荷，降低了微电网供电可靠性。一般复合储能全程参与微电网内平抑负荷。设调