源荷不确定条件下沙漠油井微电网电源优化配置方法研究

For low power efficiency of desert wells in Xinjiang, using wind/PV/storage hybrid distributed generator to balance the load fluctuation of desert wells micro grid. Optimizing the allocation for micro-grid to improve power supplying reliability and economy has become the research focus of micro-grid planning, but the research of micro-grid optimal allocation has not been considered under source-load uncertainty. Applicant found that because of desert wells’ uncertain load, traditional optimization model is no longer applicable. Based on preliminary research results, this topic tends to aim at the desert wells micro-grid source-load uncertainty characteristic, using the method of probability analysis to build a total load uncertain model, establish probability model about wind and photoelectric output power and analyze the principle of energy storage in hybrid ratio; Studying multidimensional and nonlinear optimal allocation mixed integer programming model including continuous and discrete mixed variables; So as to avoid local optimum, using vector ordinal optimization, getting optimal solutions from Pareto optimal solutions under forecast scenario, Enhancing the robustness of the resolution. To Advance a new micro-grid power optimization comprehensive analysis method which is holistic and considering the performance indicators and quantitative reflect the evaluation of optimized performance, so that optimal allocation scheme global optimization. It has important theoretical and practical significance for optimal operation and planning of micro-grid system.

针对新疆沙漠油井用电效率低，采用风/光/储混合微电源，用以平衡沙漠油井微电网的负荷波动。对微电网进行优化配置以提高供电可靠性、经济性已成为研究热点，然而对源荷不确定条件下微电网优化配置的研究尚未开展。申请者在前期研究中发现由于沙漠油井总负荷具有不确定性，传统的优化模型已不再适用。基于前期的研究成果，本课题拟针对沙漠油井微电网源荷特点，采用概率分析的方法，构建总负荷不确定性模型，建立风电、光电输出功率相关概率模型，制定复合储能配比机制；研究包含连续、离散混合变量的多维、非线性的优化配置混合整数规划方法；为避免局部最优，采用向量序优化方法，从预测场景下的Pareto最优解集中获取最优解，增强解算的鲁棒性。提出整体化考虑性能指标的微电网电源优化配置综合分析新方法及定量反映优化性能的评价指标，使优化配置方案全局最优。对微网系统的优化运行与规划具有重要的理论意义与实际价值。

针对新疆沙漠油井能效低及现有电网评估模型未考虑源荷不确定性的不足，提出适应源荷不确定性条件的微电网优化配置，为提高供电可靠性、经济性，实现柔性电网规划提供理论依据。课题组采用风/光/储混合微电源来平衡沙漠油井微电网的负荷波动，并且以沙漠油井微电网系统的多类型储能系统异构为主要研究对象，构建总负荷不确定性模型以及混合储能系统协调运行模型，实现了沙漠油井供电系统在风、光随机波动以及周期性负荷条件下的长期稳定运行。针对微电网储能系统，将退役动力电池应用于微电网，提出一种更可靠的电池SOC估计方法与均衡策略，为退役电池在微电网中的梯次利用提供理论依据。最后，提出微电网电源优化配置综合分析新方法及定量反映优化性能的评价指标，使优化配置方案全局最优，对微网系统的优化运行与规划具有重要的理论意义与实际价值。随着能源危机与环境问题受重视程度的日益增加，微电网作为风电、光伏利用的一种重要形式，已成智能电网研究的热点问题之一。针对新疆沙漠地区油井的特殊性，为了充分利用沙漠地区丰富的风能、太阳能等可再生能源，对沙漠油井风/光/储并网型微电网系统进行研究。通过分析微电网拓扑结构的工作特性，并结合油井系统的工作特点，选择了与地区特点更适应且更具发展前景的直流母线微电网拓扑结构。对微电网系统进行合理的容量配比分析，在保证系统安全、高效运行的前提下，利用优化规划的经济模型，选取经济性最优的容量配比方案。为了验证该微电网拓扑结构的合理性与容量配比的正确性，搭建了基于该拓扑结构的光/风/储微电网沙漠油井供电系统仿真平台以及试验样机，从而验证该微电网拓扑结构的优越性及容量配比方案的经济性。