[发明专利]全寿命周期框架下的微电网优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全寿命周期框架下的微电网优化配置方法，属于本发明属于电力系统规划和运行领域。

背景技术

在能源枯竭与节能环保问题日趋严重的今天，分布式发电相关技术正得到越来越广泛的应用。微电网可以有效提高分布式电源的利用效率，是分布式发电的重要发展趋势，也是满足用户用电个性化需求和提高供电可靠性的关键。

目前我国微电网仍主要处于实验和示范阶段，未来随着可再生能源成本下降、储能产业发展、化石能源价格上涨和微电网关键技术的成熟，微电网将得到爆发式增长。而随着微电网市场规模的稳步增长，我国的微电网发展也将逐步从国家主导的大投资、大规模的示范工程建设走向社会资本主导的小投资、小规模的、更合理的市场化经营模式。而一旦进入市场化经营模式，如何使得微电网项目获得最大的经济、社会综合效益，将成为微电网投资运营商最为关心的问题。

目前在微电网的优化配置方面，国内外专家学者都进行了大量的研究，开发出了诸如HOMER、HOGA、PDMGD等用于微电网优化配置的软件。但上述软件都没有考虑以微电网运营商全寿命周期内的净现值收益最大为优化目标，对微电网内分布式电源的功率和储能系统的容量进行配置。

从我国现有微电网的规划设计情况来看，对于微电网的优化配置问题，已初步形成基本原理、方法及步骤，但也存在一些问题，例如：未能将初始投资费用与后期的运营维护费用统筹考虑，配置方案优选目标的选取未能与微电网运营市场的实际利益相契合等问题。导致我国现在已建成的很多微电网工程，有些一直在亏本运行，有些则仅运行了短短的时间即废弃停运，不仅造成了资源、技术的大量浪费，也阻碍了微电网向市场化经营模式的转变。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提出全寿命周期框架下的微电网优化配置方法，本发明的目的是：本发明以微电网运营商获得的净现值收益最大为优选目标，以电力电量平衡、分布式发电出力、电能质量和系统可靠性、经济性、环保性为约束条件，建立全寿命周期框架下的微电网优化配置模型，弥补当前微电网优化配置方面的不足，有利于系统、客观地分析微电网工程的综合效益，为优化微电网工程建设提供参考，促进微电网市场化、产业化发展。

本发明采取的技术方案如下：

一种全寿命周期框架下的微电网优化配置方法，包括以下步骤：

步骤1：建立全寿命周期框架下的微电网优化模型为式(1)：

目标函数max.NPV(x)

约束条件g(x)＝0

其中，NPV(x)为全寿命周期内的微电网投资运营商净现值收入；g(x)为等式约束条件；s(x)为不等式约束条件，s为不等式约束条件的下限，为不等式约束条件的上限；x为优化变量；

步骤2：基于粒子群算法，将微电网优化模型中的约束条件以罚函数的形式置于目标函数中，通过罚函数法将约束优化问题转化为无约束优化问题，获取新的目标函数；

步骤3：计算全寿命周期内的微电网运营商净现值收入NPV(x)，确定优化变量；

步骤4：通过粒子群算法的寻优计算，产生最佳优化变量组合，输出优化配置方案及所述方案下微电网项目运营商的全寿命周期内净现值收入。

微电网优化模型中x＝[x_pv,x_w,x_ba,x_dg,x_gas…x_oth]，x_pv,x_w,x_ba,x_dg,x_gas…x_oth分别表示微电网的光伏发电系统、风力发电系统、储能系统、柴油发电系统、燃气发电系统及其他分布式发电系统的配置方案；

等式约束条件为微电网系统的功率平衡约束；不等式约束条件包括微电网系统的安全运行约束(电压、频率)、分布式电源出力约束、储能容量约束和PCC点交换功率约束。

功率平衡约束为：P_G＝P_Load+P_Loss，其中P_G为微电网系统内电源总出力，P_Load为微电网系统内总负荷，P_Loss为微电网系统总网损；