计及可再生能源出力不确定的微电网动态经济调度文献综述
2020-04-15 20:25:52
电能随着科学技术的进步和发展在人类生产和生活中扮演着越来越重要的角色,随着能源需求不断增大,能源储备逐渐减少。为了电能生产的持续性和环境友好性,人们逐渐将可再生能源应用于发电。可再生分布式能源接入电网需要有微电网作为载体,以此来减轻分布式能源对电网的冲击。微电网是统一管理分布式电源的有效方法,微电网的经济调度自然十分重要。近些年微电网的经济调度成为越来越重要的研究内容,目的是使微电网在满足负荷条件下经济运行,从而获得较大的经济效益。微电网进行经济调度的第一步,是了解微电网,文献[1-3]详细阐述了微电网结构,典型特征和关键技术,以及微电网的电能质量特点和发展趋势。经济调度问题也可看做是优化问题,微电网的运行优化主要有以下四个方面的问题:优化对象,优化时间尺度,优化目标和优化问题的求解。但优化目标多为提高经济效益,环境效益和系统可靠性,因此不再赘述该方面。本文将从微电网的优化对象,优化时间尺度和优化问题的求解三方面展开。
1.1 微电网调度的优化对象
随着技术进步,电网调度的优化对象经历了从电源侧到用户侧的转变,早期的优化对象大多为风电厂,光伏电站,风光发电系统,尽管这些对象属于大电网而非微网,但研究方法有共通之处,且微网相对于大电网更具可操作性和灵活性,因此可借助大电网的研究方法进行微网的调度管理,从而提高微网运行的经济效益,以下为现有研究中各种各样的优化对象。
文献[4]的优化对象为家庭能源局域网,从能源互联网的角度出发,研究了家庭能源局域网的特征和结构。家庭能源局域网指包含可再生能源发电设备,电动汽车,分布式可控发电设备与储能设备。文献[5-10]的优化对象为风电厂,旨在考虑风电出力不确定的情况下,建立合理的经济调度模型和优化算法,从而获得风电厂的最优经济调度。其中文献[10]分析了影响风电功率预测的因素及风电功率预测误差对电力系统的影响。文献[11-12]的优化对象为光伏电站,通过建立鲁棒优化调度模型使得光伏电站获得最优经济调度。文献[13]的优化对象为风光发电系统,综合考虑了风电和光伏发电的不确定性。文献[14-17]的优化对象为独立微网,即不并网的微电网,通过建立孤岛型微电网优化调度模型并选择合适的算法从而实现孤岛型微电网的经济调度。其中文献[15]的优化对象为风/光/柴/蓄微网系统,以燃料及蓄电池成本最低为目标对风/光/柴/蓄微网系统的能量控制策略进行了优化。文献[18]的研究对象为主动配电网,该文的创新之处在于实现了主动配电网中有功电源、无功设备和柔性负荷的协调优化控制方法。文献[19-20]的研究对象为以含电动汽车的风光储并网型微电网,通过建立与电动汽车互动的微电网经济调度模型实现经济调度。文献[21]的优化对象为热电联供型微电网,本文对微电网内主要微源建立了数学模型并求解了多目标经济调度问题的算法。文献[22]研究了配电网的电压控制,利用需求侧响应和能量存储系统来实现。
1.2 微电网调度的优化时间尺度
微电网经济调度的主要目标是在电网可靠运行的基础上,以最低的运行成本和最高的环境效益提供负荷电能质量高的电力。但由于可再生能源的不可控性和间歇性,分布式电源和负荷的多样性,微电网的管理变得越来越复杂,以微电网的优化时间尺度为例,微电网多时间尺度优化是消纳分布式能源的有效方法,但目前的多时间尺度优化的日前长期计划和日内实时调度缺乏有效配置,因此无法实现精确的微电网能量管理,正因目前所存在的这类问题,许多学者进行了该主题的研究。
文献[23]完成了微网多时间尺度运行优化中的日前优化,文献[24]研究了微电网日前与日内滚动校正相结合的多时间尺度协调调度方法。文献[25]提出了分时间尺度储能方案的微电网经济运行模型,在日前建立了最优经济运行模型,在日内进行修正,补偿预测误差。文献[26]以经济性和环境效益为目标建立了微电网日前优化调度模型。文献[27]提出了基于鲁棒模型预测控制的分层级多时间尺度协调优化调度策略,即日前全局优化调度算法和日内微电网并网功率控制方法。文献[28]建立了机会约束的多能源系统的日前优化调度模型。以上研究均为微电网多时间尺度优化运行提供了一定的理论基础和控制方法。
1.3 微电网优化问题的求解
1.3.1 微电网的动态经济调度
微电网优化是多变量、多约束和非线性的多目标优化问题。微电网的经济调度分为静态调度和动态调度。动态调度指考虑了各个不同时间段之间的相互影响,更贴合实际需求,而静态调度指仅仅考虑某一时间点或某一优化时间段内的经济调度。动态经济调度一般通过算法或反馈来实现。文献[29]-[32]采用动态经济调度,文献[29]使用鲁棒优化模型,设计了一种改进细菌觅食算法。文献[30]建立了微电网动态经济调度模型,设计了改进微分进化算法。文献[30]考虑到了文献[29]中没有考虑到的减排目标和系统可靠性。文献[31]引入了反馈校正,及时有效纠正预测误差和随机因素产生的优化调度结果偏差。文献[32]建立了热电联供型微网动态经济调度模型,运用了结合蒙特卡罗模拟的改进遗传算法。
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