微网运行优化控制方法研究

银川能源学院电力学院 乔文娟 李 莉

微网运行优化控制方法研究

银川能源学院电力学院 乔文娟 李 莉

【摘要】由于分布式发电存在间断、复杂、变化多样、稳定性差等一系列的特点，为了保证微网的经济可靠运行，如何优化调度各种分布式发电成为了人们关注的重点，大量分布式发电并联运行的时候，如何阻止环流、合理进行分配功率，并且怎样实现分布式发电的并网运行，成为了现代电力领域最新关注的研究热点。本文在研究微网多目标运行优化控制研究的必要性的基础上，重点研究了并网运行方式、孤岛运行方式以及几种多目标运行优化算法。

【关键词】分布式发电；微网；多目标；优化运行

引言

分布式发电系统指利用各种分散存在的能源进行发电的系统，直接布置在配电网或负荷附近，经济、高效可靠发电，以满足特定用户需要和支持现存配电网的经济运行［1］。分布式发电存在众多优点的同时，同样也有缺点，因此为了调节大电网与分布式电源间的矛盾，充分体现分布式电源为电网以及用户带来的价值和效益，提出了微网（Microgrid ）的概念［2］。依靠电网的运行控制和能量管理这些关键技术，可以使得微网运行在并网或者是孤岛运行。本文通过国内外微电网技术的新方案和新进展，主要针对微电网的运行控制进行了研究。

1、微网多目标运行优化控制研究的必要性

为了解决电网与分布式发电间的矛盾，充分发挥分布式发电为电力系统以及用户所带来的技术经济效益，微网概念应运而生。为了提高微网运行的经济性、环保性，最有效地发挥微网系统效能，基于智能优化算法的微网多目标运行优化控制一直是微网领域研究的热点。

2、并网运行方式

2.1 含小型冷热电联产系统的微网并网方式下的多目标运行策略

由于WT和PV两者不存在不直接消耗燃料，并且环境污染小，并且还有启动快速、增减负荷快速一些优点，所以优先利用其机组出力，所包含冷热电联产系统“以冷/热定电”，由冷/热负荷确定MT机组出力。

2.2 目标函数

当微网处于并网运行，目标函数为多目标优化运行时，需要重点考虑分布式电源的技术性能、本地可以用到的能源资源、负荷需求量的多少、环境保护费用以及微电源的维护费用和运行费用等等。另一个需要考虑的因素是微网和外部电网之间有关于电能的交易，也就是系统的购电售电情况。依据此，建立的目标函数的形式为：

目标1：微电网一天内的电量成本F1（t）最小。微电网并网运行时的日电量成本包括三个部分即各微源的发电成本（计及燃料成本、运行维护成本）、微网与外网的能量交换成本、冷热电联产的供热及供冷收益。因此，微网一天内的电量成本函数为可表示为：

目标2：微电网运行产生的污染物对环境的影响成本F2最低。微电网并网运行时的环境成本包括各微源运行产生的环境成本和微网向外网购电的环境成本之和。因此，微网环境成本的函数为：

目标3：微电网各微源运行效率损失最低。运行效率的目标就是在满足微网正常运行情况下，尽可能提高微电网中分布式电源的功率因数。不需要额外的增加无功补偿设备的投资，然后可以改变换流器自身控制参数独立的控制分布式电源的有功功率Pi和无功功率Qi。为了使分布式电源的功率因数达到最大值，取功率因数的倒数形式建立目标函数如下：

3、孤岛运行方式

3.1 含小型冷热电联产系统的微网孤网方式下的多目标运行策略

仍然优先利用WT和PV的机组出力。联产系统“以冷/热定电”，由冷/热负荷确定MT机组出力，根据建立的孤网运行方式下的优化模型，优化各各发电单元以及储能单元的出力以此来满足剩余负荷需要。如果各发电单元都满发、蓄电池组完全放电不能无法满足负荷需要时，首先考虑切除不是关键的负荷，保证重要负荷能够正常供电；当负荷需求仍然不能得到满足时，可以根据关键负荷的重要程度，从低到高切除其中的一部分负荷。

3.2 目标函数

当微网系统运行在孤网方式下，此时不考虑与外部电网之间进行电能交易的问题，负荷需求完全应该由系统内部的微电源和储能装置来供应。在满足系统负荷需求和可靠性的前提下，使得系统的运行成本、系统的污染气体排放量和分布式电源效率损失统统为最少。因此，优化数学模型需要综合考虑各种类型微电源的技术性能、本地可能用到的能源资源、负荷需求的大小、微电源的维护费用、运行费用和环保费用等等。

4、结论

微网的概念应用而生以来，在国内外已经拥有比较多的技术支撑，智能电网的一个重要的分支就是微电网，微电网凭借着多样化的能源形势、柔性化的并网接口、定制化的电能质量、双重化的能量信息流这些特征，必定会在未来的电网中发挥一个重要的作用。

作者简介：

乔文娟（1990—），女，宁夏人，研究生，教师，助教，研究方向：智能电网。