独立型微网系统优化配置研究

In recent years, the application of stand-alone microgrid systems in improving electricity conditions of islands far from the mainland and remote mountain areas has been received more and more attention. The optimal configuration is the key element for stand-alone microgrid systems to play their own superiority. The factors considered in the current stand-alone optimal configuration theory are not yet complete. Based on intelligent optimization algorithms, this project carries out multi-objective optimization taking into account the demand-side response, life loss characteristics, and performance degradation of energy storage systems, etc. The research content includes stand-alone microgrid system demand-side response mechanism, power generation and life loss characteristics, and their coupling relationship. This project establishes demand-side response model, and power generation and life loss coupling model, develops multi-objective optimization method with economic indicators and performance indicators in order to determine the optimal capacity configuration, power types, and energy storage management strategy in the whole life cycle. Based on the established model and optimization method, the key factors affecting the optimal configuration results as well as the influences of different optimization objectives on the optimal configuration results are analyzed in details. And further sensitivity analysis is carried out. The research results of this project solve the problems of single model and incomplete considerations in stand-alone microgrid system optimal configuration, and improve the accuracy and usefulness of the optimal configuration results.

近年来，独立型微网系统在改善远离大陆的海岛及偏远山区的用电环境方面得到了越来越多的重视，独立型微网系统的优化配置是能否发挥微网系统自身优越性的关键要素。当前独立型微网系统优化配置理论考虑因素尚不全面，本项目在充分计及需求侧响应、系统寿命损耗特性以及储能系统性能下降等因素的基础上，开展基于智能优化算法的多目标优化配置研究。项目以独立型微网系统需求侧响应机理、发电与寿命损耗特性以及两者的耦合关系为研究内容，建立需求侧响应模型、发电与寿命损耗耦合模型，发展经济指标与性能指标等多目标下的优化方法，以确定全寿命周期内最优容量配置、电源类型以及能量管理策略多方面的参数。基于建立的模型及优化方法，详细分析影响优化配置结果的关键因素，以及不同优化目标对优化配置结果的影响，并作进一步的敏感性分析。该项目的研究成果解决了独立型微网系统优化配置中模型单一、考虑因素不全面等问题，提高优化配置的准确性和实用性。

独立型微网系统往往包含多种可再生分布式电源及储能形式，其组成和运行十分复杂。优化配置技术是充分发挥独立型微网系统优越性的前提和关键。本项目以独立型微网系统需求侧响应机理、发电与寿命损耗特性等为研究内容，建立需求侧响应模型，以及发电与寿命损耗模型，发展经济指标与性能指标等多目标下的优化方法，以确定全寿命周期内最优容量配置、电源类型以及能量管理策略等方面的参数，从而指导独立型微网系统的优化配置设计，为实际设计提供更科学合理的手段。本项目主要开展了以下几方面研究：.（1）储能系统是微网的核心部分，其安装容量和运行方式直接影响微网配置和运行的目标，以及分布式电源的容量配比。本项目采用储能系统寿命量化和复合储能系统两种技术，在优化配置的同时进行储能系统寿命评估，尽可能提升储能系统的价值。.（2）需求侧响应的引入打破了仅考虑发电侧的管理模式，实现了“源-荷”的双向互动，不同类型的分布式电源和储能系统的容量配比将发生改变，增加独立型微网的经济效益。本项目在用户满意度和发供电匹配两种管理模式下，探讨了微网优化配置方法及其效果。.（3）光伏发电等间歇性能源是微网的重要组成部分，同时在微网优化配置问题中引入了不确定性。本项目采用了随机场景和多状态建模两种技术，其核心思想都是将不确定性量化在一定范围内，进一步提高微网的稳定运行性能。.（4）结合电力系统分析手段，提出考虑系统全年各时段电压和网损等潮流指标的优化配置方法，通过全年时序潮流算法，计及稳态运行约束，实现了配置的微网系统运行的精确模拟。.（5）针对目前优化配置软件功能和模型方面存在的不足，开发了含多类型分布式电源的微电网优化配置软件（MG-ODS）。.上述相关研究成果为独立型微网系统优化配置设计提供了重要参考，此外，在独立型微网系统研究的基础上，作为延伸和拓展，项目组同时对并网型微网系统也进行了相关研究和探索，进一步补充和完善了微网系统优化配置研究体系。