含分布式储能的主动配电网经济优化调度研究

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为缓解能源危机、改善环境质量,高效利用可再生能源已经成为发展趋势。为整合各类分布式电源(Distributed Generation,简称DG),实现大规模可再生能源消纳、提高配电网资源利用效率、提升用户的用电可靠性及电能质量,主动配电网技术应运而生,越来越受到研究人员的关注。作为主动配电网的重要组成部分,分布式储能具有能实现独立控制及“即插即用”、地理分布广和灵活方便等集中式储能不具备的优势,同时由于储能具有电源和负荷双特性,利用其参与配电网优化调度,可有效降低配电网运行成本并在一定程度上实现电网削峰填谷、改善配电网电能质量等。因此,研究含分布式储能的主动配电网经济优化调度具有重大现实意义。目前,储能用于主动配电网经济优化调度的研究中,其储能大多是按照集中式储能的模式进行配置与调度,关于分布式储能的优化调度研究并不多。在充分考虑分布式储能特性的基础上,为其制定合理的调度及多储能协调优化策略,是进行分布式储能优化调度研究过程中的两大重点,同时也是两大难点内容。因此,本文以含各种可控、不可控DG与分布式储能的主动配电网为研究对象,通过制定合理的分布式储能协调调度策略,开展分布式储能的经济优化调度研究。首先,建立了DG调度及分布式储能调度、充放电损耗成本模型,为日前经济优化调度模型的建立打下理论基础。然后,为了求解复杂的主动配电网经济优化调度模型,提出一种基于差分进化的改进型狼群算法,该算法可有效解决模型中存在的高维、难解等问题。最后,通过制定各类型DG与分布式储能的调度策略,建立了主动配电网日前经济调度模型,并使用改进的IEEE33节点系统进行仿真测试,验证所提经济优化调度策略的有效性。本文的主要研究内容包括:(1)建立了DG调度及分布式储能调度、损耗成本模型。作为主动配电网经济优化调度模型建立的基础,简要分析了风力发电、光伏发电及微型燃气轮机发电等可控、不可控分布式发电系统的工作原理及其在主动配电网中的调度方法,重点对比研究了储能接入配电网的集中式、分布式模式的优缺点,选取了分布式储能接入分布式电源交流侧的接入方案作为本文的研究基础,分析了分布式储能参与主动配电网经济优化调度过程中的特性并建立了其充放电损耗成本模型。(2)提出了一种可用于主动配电网高维、多变量非凸非线性经济优化调度模型求解的差分进化改进型狼群算法。在基本狼群算法的基础上,引入探狼搜索因子、猛狼最大奔袭次数、自适应围攻步长对其智能行为进行了改进,并将差分进化中的交叉、变异、选择策略引入狼群算法,在降低算法计算耗费的同时提高了算法的全局搜索能力。最后,通过马尔科夫链理论证明了所提算法的收敛性,并使用多个测试函数对所提算法等四种算法进行对比测试,同时开展算法参数影响分析,验证了所提算法的优越性。(3)建立了含分布式储能的主动配电网经济优化调度模型并使用提出的差分进化改进型狼群算法进行求解。在明确主动配电网中资源归属及均衡各方利益规则的前提下,为了实现主动配电网对大规模可再生能源的消纳同时降低配电网运行成本,制定了DG与分布式储能的调度策略,并建立了以主动配电网运行成本最低为目标函数、网络安全运行等为约束条件的日前经济优化调度模型。然后,利用改进的IEEE33节点系统并结合所提出的差分进化改进型狼群算法对所提的调度策略进行了仿真验证,同时使用基本狼群算法等其它三种算法对调度模型进行对比求解,再次验证了所提差分进化改进型狼群算法的优越性。
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