基于动态规划法的微网动态经济调度.pdf

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1、第36卷第2期东北电力大学学报Vo1．36．No．22016年4月JournalOfNortheastDianliUniversityApr．，2016文章编号：1005-2992(2016)02—0019-07基于动态规划法的微网动态经济调度赵健，王茗萱(东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012)摘要：针对微网中微源的动态特性，如风力发电和光伏发电出力的随机性以及蓄电池运行过程中在时间上的耦合性，阐述了对微网经济调度进行动态研究的关键性。分析了风力发电、光伏发电、微型燃气轮机、柴油发电机和铅酸蓄电池的输出特性以及成本组成，以微网成本最小为目标建立数学模型并确定该模型的约束条件

2、，结合微源的动态特性，利用动态规划法进行求解，通过算例得到微网中各个微源的出力以及微网的最小成本，验证了该模型和算法的有效性。关键词：微网；经济调度；动态规划法中图分类号：TM77文献标识码：A微网是由微电源、负荷、控制系统等构成的小型电网，与主网通过公共连接点连接，可并网或孤岛运行¨．2]。微网接近负荷端，接人灵活，能够快速有效地解决分布式电源渗透率差的问题。这些特点使得微网与当前的节能减排和可持续发展的要求相符合，在我国电力工业发展上微网方面的研究具有重要意义，其中对微网的经济调度的研究对微网的经济运行至关重要。电力系统经济调度包括静态和动态调度。静态调度是对电力系统某个阶段求取

3、最优目标，未考虑不同阶段的联系性；动态调度则考虑了不同阶段间的耦合作用，如风力发电和光伏发电的出力具有随机性和波动性、储能单元和发电机爬坡速率约束等，因此对微电网经济调度进行动态研究具有现实意义。近些年，国内外学者对微网的动态经济调度做了大量研究。文献[6]以运行成本和系统折旧成本最低、环境效益最高为目标，根据微网运行的约束条件进行优化分析，但没有对所有目标进行统一优化处理；文献[7]研究了燃料价格和电价对微型燃气轮机冷热电联产系统运行经济性的影响，没有考虑其环境效益；文献[8]建立了多目标多约束的独立微网系统优化运行数学模型，以经济运行成本最小与系统网损最小构成多目标函数进行静态分

4、析，没有对微网的动态调度进行研究。本文针对包含风力发电，光伏发电，微型燃气轮机，柴油发电机以及铅酸蓄电池的微网系统进行研究，以微源燃料成本、运行维护成本、环境治理费用及与主网交易电费最小作为多目标函数，建立微网动态经济调度的数学模型。运用动态规划法对微网的出力进行优化分配，通过算例分析得出各微电源的输出功率及微网与主网的交互功率，然后对结果进行经济性分析。1微电源的输出特性及成本1．1风力发电风速是影响系统输出功率的最关键因素，通过对大量实测数据的统计分析表明，威布尔分布与实际风速分布能较好拟合，其概率密度函数为收稿日期：2016一O卜l2作者简介：赵健(1989-)，女，辽宁省沈阳

5、市人，东北电力大学电气工程专业在读硕士研究生，主要研究方向：电力系统优化运行20东北电力大学学报第36卷)=kv)一1e-(v／c)，式中：V为风速；k为形状参数；c为尺度参数；为某时段的平均风速，=cF(1／k+1)。不考虑空气密度等因素，风力发电机输出特性曲线中风机出力与风速的关系为，“33P≤

6、网中风力发电机的主要成本是安装成本和运行维护成本，其中安装成本为2．4万元／kW，运行维护成本为0．03元／kWh。1．2光伏发电光伏电池具有永久性、清洁性、安全性和灵活性等特点，在微网中得到充分利用。光伏发电的主要形式为太阳能光伏，原理是将外界的太阳能通过光伏板转换成电能，因此输出的功率受太阳辐射的强度、温度等因素影响较大，具有较强的随机性¨。光伏发电的功率输出与太阳光照强度5和太阳能电池板的实际温度有关，如下式P=Ps化(1+k(—Trr))，(3)oSTC式中：P为光伏电池的输出功率；P为标准最大测试功率；s为光照强度；s为标准光照强度；为功率温度系数，取一0．0047／~(]

7、；Tc=T+30×G／1000，G为实际辐射量；STC标准测试条件为光照强度为1000W／in，环境温度为25℃。太阳能光伏发电和风力发电类似为可再生能源发电，其主要成本是安装成本和运行维护成本，其中安装成本为6．7万元／kW，运行维护成本为0．03096元／kWh。1．3微型燃气轮机微型燃气轮机(MicroTurbine，MT)以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料，由动力驱动装置将化学能转化为机械能，带动电机旋转产生电能，，具有高可靠、长寿命、体积小、低污