孤岛微电网分布式协调运行方法研究

作     者：凌婵惠 

作者单位：安徽大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑常宝;李俭华

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：孤岛微电网 经济调度 实时优化 交替方向乘子法 储能效益模型 

摘      要：微电网（Microgrid,MG）是整合调控各类分布式能源的一种有效方式,其凭借灵活、高效和可靠等优点,近年来逐渐成为电力系统研究领域中的热点和重点。然而,微电网中可再生能源的出力具有随机性和波动性,这会严重影响MG的供电可靠性与经济效益。在此背景下,研究如何协调MG中各类分布式电源的功率输出,对保证系统内部功率平衡以及实现微电网最优经济调度具有重要的意义。基于此,本文主要围绕孤岛模式下MG在日前和实时两阶段的运行效益进行研究:1.日前阶段。本文在考虑孤岛微电网系统的线路容量限制、电压安全稳定约束和各单元的运行优化约束的前提下,基于多代理点技术,建立了以孤岛微电网系统效益最大化为目标的日前分布式经济优化调度模型。在该模型中,负荷用户同其他单元一样拥有参与孤岛微电网电力市场清算电价制定的权利。针对该模型的非凸特性,分析了交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）在非凸优化运用中应满足的条件,并应用ADMM算法进行了该模型的分布式优化求解。在此求解过程中,各单元代理点与相邻代理点间仅需相互交换期望的交易电量和电价大小信息,直到满足收敛条件,完成孤岛微电网市场电能交易的清算,从而较好的保护了使各单元的隐私性。该模型在三种不同的天气条件下进行仿真,并对比了三种天气条件下各利益主体的功率以及运行效益,结果验证了该模型的正确性和可行性。2.实时阶段。日前调度模型依赖日前的预测信息或前期的优化结果,可能在调度结果上存在一定的误差。基于此,本文基于储能系统（Energy Storage System,ESS）的时间转移特性,建立了适合于微电网实时经济调度的ESS效益模型。该模型充分考虑了储能单元在过去时段的电能购置成本与未来时段运行效益,以确定储能单元当前时段参与MG经济优化的方式;在此基础上,MG中的各单元代理点通过与相邻代理点实时交换期望的交易电量与电价实现自身实时运行效益的最大化。最后在三种不同的天气场景下,分析了孤岛微电网分布式经济优化调度的运行结果,验证了所提模型及求解方法的有效性。