[发明专利]一种多能源船舶微网的多目标电源配置优化方法

说明书

本发明涉及一种多能源船舶微网的多目标电源配置优化方法，针对一类包含柴油发电机、风力发电、光伏发电和电池储能的船舶微网系统，通过研究动态负荷下储能系统临界出力点，并以此作为柴蓄进行出力优先的判断，构建基于动态临界点的柴蓄优先选择的储能系统调度策略，本发明能够实现真正意义上的动态多目标微电网的电源配置优化。

技术领域

本发明涉及多能源船舶能源规划领域，特别是一种多能源船舶微网的多目标电源配置优化方法。

背景技术

在现代社会，交通运输是经济发展的基本需要和先决条件，而水运作为第二大能源消费运输方式，具有运量大、成本低等特点。随着运输行业纳入温室气体减排目标，绿色环保低碳的造船模式将成为未来船舶制造业发展的必然方向。在国家加快推进“中国制造2025”的背景下，新能源在船舶上的应用得到了广泛的关注，而如何有效、合理地利用清洁能源如风能、太阳能以及波浪能等来获取电能的纯绿色船舶可以从根本上解决柴电船舶电力推进系统的污染问题。而微网作为一种包含可再生能源的分布式电源(distributedenergy resource，DER)综合集成技术，是分布式发电的有效管理形式。因此，船舶微电网这样一种新型船舶电力系统由此产生。而在船舶微电网系统中，由于船舶平台在空间环境上的限制，并不是所有类型的船舶平台都适合安装风力发电或太阳能发电装置。船舶微电网的规模、各分布式电源容量以及电压等级与系统所在船舶的用电需求、航运线路、运输距离、环境条件、经济条件等多方面因素有关。对于远洋运输船舶如集装箱船、散货船、游轮、客轮等各类型的船舶构造差异巨大，对船舶微电网系统的需求也各不相同，导致分布式电源的配置也各不相同。由于分布式电源的规格和数量在船舶微电网中受到很大的限制。如何实现合理配置分布式电源，合理协调电源能量分配，最优化经济效益和环境效益等问题亟待解决。多能源船舶微电网电源优化配置目的在于选择出能够实现系统经济性、供电可靠性、节能减排性等目标最优化的分布式电源组合配置，配置包括分布式电源种类、型号、数量、容量、安装位置等。独立微电网电源优化配置的结果是根据所要优化的目标来确定的，优化规划目标通常包括经济性、可靠性、环保性三大类。经济性目标包括全寿命周期内的标准化购置、燃料、维护、更换等成本；可靠性目标包括负荷缺失率、电力不足时间、电力不足概率等；环保性目标主要是CO₂、CO、SO₂、未燃烧碳氢化物、颗粒物、氮氧化物等污染物的排放水平。对于多能源船舶微电网，不同能源之间的运行控制策略具有多样性，而运行控制策略将直接影响系统配置方案的各项技术经济指标。

现有技术都是在特定静态控制策略下对微电网电源类型和容量参数进行优化，即在整个调度过程，固定使用柴油发电机来满足系统的要求，储能系统只是作为补充能源，或者固定使用储能系统来满足系统的要求，柴油发电机只是作为补充能源，而没有充分考虑蓄电池储能系统具有动态吸收能量或释放能量，蓄电池储能系统中能量来源组成比例的不确定性的特点，导致了蓄电池储能系统充放电所造成的使用经济性和环保性的不确定性；因此，从经济性层面考虑，根据储能系统的实时能量来源比例情况，柴油发电机和储能系统哪个作为补充能源应该是个动态变化的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种多能源船舶微网的多目标电源配置优化方法，通过研究动态负荷下储能系统临界出力点，并以此作为柴蓄进行出力优先的判断，构建基于动态临界点的柴蓄优先选择的储能系统调度策略，实现真正意义上的动态多目标微电网的电源配置优化。

本发明采用以下方案实现：一种多能源船舶微网的多目标电源配置优化方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：构建由柴油发电机组、可再生能源以及储能系统组成的船舶电力微网系统；其中所述柴油发电机组采用同步发电机发电，直接并入交流微网；所述可再生能源以及储能系统通过各自的交流器接入交流微网；

步骤S2：确定所述储能系统的实时临界最佳放电点；

步骤S3：基于步骤S2确定的所述储能系统的实时临界最佳放电点的能量协调构建调度控制策略；