專利名稱：一種獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》報(bào)告，截至2012年，中國仍有上千萬人口分布在無電地區(qū)，由于這些地區(qū)遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)，采用常規(guī)供電方式時(shí)，面臨著遠(yuǎn)距離輸電損耗大且建設(shè)費(fèi)用高等問題。在風(fēng)力資源豐富的偏遠(yuǎn)山區(qū)、孤立海島等地區(qū)，微電網(wǎng)以其投資少、見效快、結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)，正日益受到廣泛的關(guān)注，在這些地區(qū)，可以因地制宜地建設(shè)一個(gè)獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)供電系統(tǒng)，從而解決當(dāng)?shù)鼐用竦挠秒妴栴}，在提高清潔能源利用率的同時(shí)，有效減少對(duì)環(huán)境的污染，從而進(jìn)一步帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)于獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)而言，合理的電源選型和定容是其首先需要解決的問題。目前，這方面的研究主要針對(duì)風(fēng)電機(jī)組容量確定情況下，以平滑出力或削峰填谷為目的進(jìn)行儲(chǔ)能容量優(yōu)化，并未討論整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源優(yōu)化配置；通過建立考慮風(fēng)速、環(huán)境溫度、電池充放電率和運(yùn)行壽命等因數(shù)的各分布式電源的理想數(shù)學(xué)模型，以總投資最少為目標(biāo)函數(shù)，以供電可靠性為約束條件，來確定系統(tǒng)電源的最優(yōu)配置，但這些研究更多的是過于側(cè)重算法的先進(jìn)性，從而導(dǎo)致工程實(shí)踐性不強(qiáng)。由此可見，現(xiàn)有針對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)電源的最優(yōu)配置方法，在使用過程中存在明顯的不足和缺陷，亟待進(jìn)一步改進(jìn)，因此，如何創(chuàng)設(shè)一種在保證微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，可對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量準(zhǔn)確選取，全面評(píng)估各分布式電源的經(jīng)濟(jì)性，力求微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期供電成本最低，計(jì)算簡單，非常適合工程計(jì)算的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，實(shí)屬當(dāng)前研發(fā)的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，使其在保證微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，可對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量準(zhǔn)確選取，可全面評(píng)估各分布式電源的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)分布式電源最優(yōu)配置，使微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期供電成本最低，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，包括以下步驟:A、收集當(dāng)?shù)貙?shí)測負(fù)荷和風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)序方式構(gòu)造全壽命周期的負(fù)荷和風(fēng)速預(yù)測曲線、根據(jù)步驟A得到的曲線對(duì)風(fēng)電機(jī)組、柴發(fā)機(jī)組和儲(chǔ)能裝置初步選型，確定各分布式電源的單元容量和數(shù)量限值；C、根據(jù)步驟A得到的曲線確定微電網(wǎng)系統(tǒng)在全壽命周期的最大峰值負(fù)荷，按照N-1原則配置柴發(fā)機(jī)組的單機(jī)容量和數(shù)量限值，并計(jì)算初始的微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期的系統(tǒng)總成本現(xiàn)值；D、將風(fēng)電機(jī)組容量初始化為零；E、將儲(chǔ)能容量初始化為零；F、根據(jù)步驟A得到的曲線進(jìn)行微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期仿真；G、在微電網(wǎng)系統(tǒng)和各分布式電源的邊界約束條件下，計(jì)算當(dāng)前配置情況下微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期系統(tǒng)的總成本現(xiàn)值；H、將步驟G得到的總成本現(xiàn)值與前一次得到的總成本現(xiàn)值比較，保存其中的較小值，并輸出當(dāng)前最小總成本現(xiàn)值下的容量配置方案；1、判斷儲(chǔ)能裝置的容量是否達(dá)到步驟B確定的數(shù)量限值，若達(dá)到則執(zhí)行步驟K，若未達(dá)到則按設(shè)定步長增加儲(chǔ)能裝置的容量直至滿足N-1原則后進(jìn)入步驟J ;J、判斷儲(chǔ)能裝置的容量是否超出步驟B確定的數(shù)量限值，如是則執(zhí)行步驟K，如否則返回步驟F ;K、判斷風(fēng)電機(jī)組容量是否達(dá)到步驟B確定的數(shù)量限值，如是則執(zhí)行步驟L ;如否則按設(shè)定步長增加風(fēng)電機(jī)組容量并返回步驟E ;L、判斷柴發(fā)機(jī)組容量是否達(dá)到運(yùn)行下限，如是則執(zhí)行步驟N，如否則按設(shè)定步長減少柴發(fā)機(jī)組容量并進(jìn)入步驟M ;M、判斷當(dāng)前配置是否滿足N-1原則，如果滿足則返回步驟D，如果不滿足則進(jìn)入步驟N ;N、結(jié)束流程，以最終輸出的配置方案為最優(yōu)的風(fēng)電機(jī)組、柴發(fā)機(jī)組和儲(chǔ)能裝置容量配置方案。所述步驟G中的總成本現(xiàn)值的目標(biāo)函數(shù)為:
權(quán)利要求
1.一種獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于包括以下步驟: A、收集當(dāng)?shù)貙?shí)測負(fù)荷和風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)序方式構(gòu)造全壽命周期的負(fù)荷和風(fēng)速預(yù)測曲線； B、根據(jù)步驟A得到的曲線對(duì)風(fēng)電機(jī)組、柴發(fā)機(jī)組和儲(chǔ)能裝置初步選型，確定各分布式電源的單元容量和數(shù)量限值； C、根據(jù)步驟A得到的曲線確定微電網(wǎng)系統(tǒng)在全壽命周期的最大峰值負(fù)荷，按照N-1原則配置柴發(fā)機(jī)組的單機(jī)容量和數(shù)量限值，并計(jì)算初始的微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期的系統(tǒng)總成本現(xiàn)值； D、將風(fēng)電機(jī)組容量初始化為零； E、將儲(chǔ)能容量初始化為零； F、根據(jù)步驟A得到的曲線進(jìn)行微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期仿真； G、在微電網(wǎng)系統(tǒng)和各分布式電源的邊界約束條件下，計(jì)算當(dāng)前配置情況下微電網(wǎng)系統(tǒng)全壽命周期系統(tǒng)的總成本現(xiàn)值； H、將步驟G得到的總成本現(xiàn)值與前一次得到的總成本現(xiàn)值比較，保存其中的較小值，并輸出當(dāng)前最小總成本現(xiàn)值下的容量配置方案； 1、判斷儲(chǔ)能裝置的容量是否達(dá)到步驟B確定的數(shù)量限值，若達(dá)到則執(zhí)行步驟K，若未達(dá)到則按設(shè)定步長增加儲(chǔ)能裝置的容量直至滿足N-1原則后進(jìn)入步驟J ； J、判斷儲(chǔ)能裝置的容量是否超出步驟B確定的數(shù)量限值，如是則執(zhí)行步驟K，如否則返回步驟F ; K、判斷風(fēng)電機(jī)組容量是否達(dá)到步驟B確定的數(shù)量限值，如是則執(zhí)行步驟L ;如否則按設(shè)定步長增加風(fēng)電機(jī)組容量并返回步驟E ; L、判斷柴發(fā)機(jī)組容量是否達(dá)到運(yùn)行下限，如是則執(zhí)行步驟N，如否則按設(shè)定步長減少柴發(fā)機(jī)組容量并進(jìn)入步驟M ; M、判斷當(dāng)前配置是否滿足N-1原則，如果滿足則返回步驟D，如果不滿足則進(jìn)入步驟N； N、結(jié)束流程，以最終輸出的配置方案為最優(yōu)的風(fēng)電機(jī)組、柴發(fā)機(jī)組和儲(chǔ)能裝置容量配置方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于: 所述步驟G中的總成本現(xiàn)值的目標(biāo)函數(shù)為: Ccv=En1X Cpi+CMl+Cfi+Cri， 1=1 其中，N為分布式電源的種類數(shù)， Hi表示第i種分布式電源的數(shù)量， Cpi表示第i種分布式電源的初裝成本現(xiàn)值， CMi表示第i種分布式電源的全壽命周期維護(hù)成本現(xiàn)值， Cpi表示第i種分布式電源的全壽命周期燃料成本現(xiàn)值， CEi表示第i種分布式電源的全壽命周期重置成本現(xiàn)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于所述的Cpi=KpiXPi, 其中，Kpi表示第i種分布式電源的功率成本系數(shù)， Pi表示第i種分布式電源的額定單機(jī)容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于所述的:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于所述的:
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于所述的:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于所述步驟G中的約束條件包括電源出力約束，具體包括:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于:所述的約束條件還包括儲(chǔ)能裝置充放電約束條件SOCmin ( SOC ( SOCmax, 其中，SOC表示儲(chǔ)能 裝置的容量狀態(tài)， SOCmin表示儲(chǔ)能裝置的容量下限， SOCfflax表示儲(chǔ)能裝置的容量上限。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于:所述的約束條件還包括供電可靠性約束條件8760/8760Rlpsp —工 Plpsp t / ^ P—d t 么 R-LPSPmax，t=l / t=l 其中，Rlpsp表示系統(tǒng)缺電時(shí)間與總供電時(shí)間的比值， F*LPSP(t)表不系統(tǒng)的時(shí)序缺電功率， PLoad(t)表不時(shí)序負(fù)荷， RLPSPmax表不系統(tǒng)最大允許缺電率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，其特征在于: 所述步驟C中的N-1原則為按照系統(tǒng)中的保證發(fā)電容量在任何時(shí)刻都必需高于峰值負(fù)荷需求，其中，保證發(fā)電容量定義為系統(tǒng)安裝容量與最大發(fā)電機(jī)組容量之差的90%。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法，包括以下步驟A、收集當(dāng)?shù)貙?shí)測負(fù)荷和風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)序方式構(gòu)造全壽命周期的負(fù)荷和風(fēng)速預(yù)測曲線；B、根據(jù)步驟A得到的曲線對(duì)風(fēng)電機(jī)組、柴發(fā)機(jī)組和儲(chǔ)能裝置初步選型，確定各分布式電源的單元容量和數(shù)量限值；本發(fā)明獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量的工程配置方法能夠?qū)Κ?dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)容量配置進(jìn)行準(zhǔn)確的選取，優(yōu)化容量配置，為獨(dú)立風(fēng)-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了實(shí)用有效的科學(xué)依據(jù)；在滿足負(fù)荷需求的前提下，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的供電成本降到最低，而且方法簡單，非常適合工程計(jì)算。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103166248SQ201310110279
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者許偉, 周志超, 潘磊, 張啟應(yīng) 申請(qǐng)人:國電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司