含储能的孤岛微电网日前-日内协调优化运行

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.02.013

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (2): 65-74.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.02.013

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含储能的孤岛微电网日前-日内协调优化运行

孔昱凯¹, 温步瀛¹, 朱振山¹, 唐雨晨²

1.福州大学电气工程与自动化学院, 福建福州 350108
2.国网福建省电力有限公司经济技术研究院, 福建福州 350012

收稿日期:2020-10-07 出版日期:2021-02-28 发布日期:2021-03-25
作者简介:孔昱凯(1996—),男,硕士研究生,研究方向为电力系统优化运行。|温步瀛(1967—),男,教授,研究方向为电力系统优化运行。|朱振山(1989—),男,讲师,博士,硕士生导师,研究方向为电力系统运行与控制、电力系统规划等。
基金资助:
*国家自然科学基金资助项目(51707040);国网福建省电力有限公司科技项目(52130N8000T)

Coordinated Optimization for Day-Ahead and Intra-Day Opertation of Island Micro-Grid Considering Energy Storage

KONG Yukai¹, WEN Buying¹, ZHU Zhenshan¹, TANG Yuchen²

1. College of Electrical Engineering and Automation,Fuzhou University,Fuzhou 350108,China
2. Economy and Technology Institute,State Grid Fujian Electric Power Co.,Ltd.,Fuzhou 350012,China

Received:2020-10-07 Online:2021-02-28 Published:2021-03-25

摘要/Abstract

摘要：

孤岛微电网系统无主网支持,仅依靠内部微源自给自足,因此制定合理的运行方案对于孤岛微电网的安全经济运行具有重要意义。考虑储能系统参与微电网运行所发挥的不同作用,以微电网经济性、可靠性、能源利用效率、等值负荷峰谷差和波动性为优化目标建立多目标微电网运行优化模型。模型在考虑风电、光伏与负荷预测误差的基础上,从日前、日内两个时间尺度对微电网运行进行优化。日内优化方案以日前优化方案为参考,必要时修正日前运行方案。应用模糊理论、二元对比定权法将模型转化为单目标优化问题,调用CPLEX软件求解线性化后的混合整数规划模型,从而获得孤岛微电网运行最优方案。所提模型可提升微电网运行可靠性并提高能源利用效率,通过算例分析验证了所提运行方案的有效性。

关键词: 孤岛微电网, 储能系统, 多目标优化, 混合整数规划

Abstract:

The islanded micro-grid system has no support from the main grid and only relies on internal micro-sources to feed itself.Therefore,it is of great significance to develop a reasonable operation scheme for islanded micro-grid to operate safely and economically.Considering the different roles of the energy storage system in the operation of the micro-grid,the multi-objective optimal operation model of micro-grid was established with the optimization objectives regarding economy,reliability,energy utilization efficiency,peak-valley difference,and fluctuation of equivalent load.Based on the forecast of wind power,photovoltaic power,and load,the model optimizes the operation of micro-grid at both day-ahead and within-day scales.The day-ahead optimization scheme is taken as a reference for withim-day optimization scheme and can be revised if necessary.The model is transformed into a single objective optimization problem by using fuzzy theory and binary contrast weighting method.The mixed integer programming model is solved by CPLEX software to obtain optimal scheme for the operation of the islanded micro-grid.The model can improve the reliability and efficiency of micro-grid.Simulation analysis is conducted to verify the operation scheme proposed in this paper.

Key words: island micro-grid system, energy storage system, multi-objective optimization, mixed integer programming

中图分类号:

TM732

孔昱凯, 温步瀛, 朱振山, 唐雨晨. 含储能的孤岛微电网日前-日内协调优化运行[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(2): 65-74.

KONG Yukai, WEN Buying, ZHU Zhenshan, TANG Yuchen. Coordinated Optimization for Day-Ahead and Intra-Day Opertation of Island Micro-Grid Considering Energy Storage[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(2): 65-74.

图/表 10

图1

图2

图3

表1

表2

表3

表4

表5

图4

图5

参考文献 20

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设备项目	额定功率/kW	运维成本/(元·kWh^-1)
WT	250	0.040
PV	100	0.009
MT	65	0.128
FC	40	0.029
ESS	40	0.045

污染物类型	治污费用 /(元·kg^-1)	污染物排放系数/(g·kW^-1)
污染物类型	治污费用 /(元·kg^-1)	PV	WT	MT	FC
CO₂	0.21	0	0	724.600	635.040
SO₂	14.84	0	0	0.004	0
NOx	62.96	0	0	0.020	0.023

优化目标	f₁ /元	f₂ /kWh	f₃ /kWh	f₄ /kW	f₅ /kWh
优化结果	1 449.500	67.614	1 027.400	105.000	559.996
隶属度	0.129	0.094	0.028	0.301	0.154

策略	隶属度								综合隶属度
策略	f₁	f₂		f₃		f₄		f₅	综合隶属度
经济性最优	0		1.000		0.051		1.000		0.178	0.365
可靠性最优	0.283		0		0.214		1.000		0.812	0.291
能源效率最高	0.038		0.989		0		1.000		0.971	0.435
峰谷差最小	0.530		1.000		0.549		0		1.000	0.662
平抑波动最优	1.000		1.000		1.000		1.000		0	0.915
多目标最优	0.129		0.094		0.028		0.301		0.154	0.117

策略	f₁/元	f₂/ kWh	f₃/ kWh	f₄/kW	f₅/ kWh
经济性最优	1 132.2	224.819 9	1 068.5	300	661.40
可靠性最优	1 827.5	51.218 9	1 351.8	300	2 638.34
能源效率最高	1 225.3	222.885 2	979.2	300	3 141.50
峰谷差最小	2 434.3	224.819 9	1 937.5	21	3 231.90
平抑波动最优	3 590.9	224.819 9	2 723.3	300	72.01

含储能的孤岛微电网日前-日内协调优化运行

Coordinated Optimization for Day-Ahead and Intra-Day Opertation of Island Micro-Grid Considering Energy Storage

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