[发明专利]一种海岛微电网群容量优化配置方法

权利要求书

1.一种海岛微电网群容量优化配置方法，其特征在于，包括：

步骤1)，根据不同海岛的地域条件、资源和负荷给出资源富集型微电网和高负荷比例型微电网具体的电源、储能装置配置方案；资源富集型微电网和高负荷比例型微电网通过海缆互联，组成海岛微电网群；

步骤2)，制定微电网群运行规则；

步骤3)，给出电源、储能装置的具体模型；

步骤4)，给出海岛微电网群容量优化配置的目标函数及约束条件；

步骤5)，提出海岛微电网群100％绿色能源供电协调控制策略；

步骤6)，采用改进型非劣排序遗传算法对海岛微电网群进行模型求解；

步骤1)中，根据不同海岛的地域条件、资源和负荷情况，在可再生能源丰富的岛屿构建资源富集型微电网，配置多个风力发电机组和光伏装置；在不具备建设抽水蓄能电站的资源富集岛上选择蓄电池作为储能装置，并将该资源富集型微电网设为MG₁，设t时段MG₁内风力发电机组、光伏装置的发电功率分别为负荷为将MG₁的源荷净功率差设为在具备建设抽水蓄能电站的资源富集岛建设抽水蓄能电站作为储能装置，并将该资源富集型微电网设为MG₂，设t时段MG₂内风力发电机组、光伏装置的发电功率分别为负荷为MG₂的源荷净功率差设为

步骤1)中，在负荷聚集的岛屿构建高负荷比例型微电网，并将该高负荷比例型微电网设为MG₃，鉴于风、光的可再生能源开发带来的噪声和热岛效应，且中小型海岛的可用地域面积有限，故不安装风力机组，仅在部分建筑屋顶装设光伏装置，并配置一定量的蓄电池以提高负荷聚集区重要负荷的供电可靠性，设t时段的负荷为光伏装置的发电功率为则MG₃的源荷净功率差为假设MG₃配置的光伏装置不足以满足负荷聚集区的用电需求，仅起到部分缓解其用电压力的作用，有

步骤2)中的微电网群运行规则如下：

规则一：各微电网的可再生能源发出的功率优先供给各自系统内的负荷；

规则二：资源富集型微电网满足自身负荷需求后仍有过剩功率时，过剩功率优先供给高负荷比例型微电网，满足负荷聚集区的用电需求，以提高可再生能源的直接消纳率，而不是先给自身的储能装置充电；

规则三：放电状态下，设定资源富集型微电网内储能装置的优先级高于高负荷比例型微电网的储能装置，按照该规则，当可再生能源无法满足微电网群的负荷需求时，首先由资源富集型微电网的储能装置放电补偿微电网群的功率缺额，而高负荷比例型微电网的储能装置只作为负荷聚集区的最终备用；充电状态下，设定资源富集型微电网内储能装置的优先级低于高负荷比例型微电网的储能装置，按照该规则，当可再生能源的发电量超过负荷需求时，优先由高负荷比例型微电网的储能装置吸收过剩功率，以确保其对负荷聚集区有充足的备用；

规则四：当资源富集型微电网和高负荷比例型微电网同时出现功率缺额时，储能装置优先补偿高负荷比例型微电网的功率缺额，即先满足负荷中心的用电需求；同时，为确保负荷中心的供电可靠性，设定高负荷比例型微电网的储能装置仅为负荷聚集区供电；

规则五：即使微电网群与大陆主网相连，为实现微电网群100％绿色能源供电的目标，设定微电网群与主网功率传输的单方向特性，即仅允许微电网群向主网输送过剩功率，而不允许向主网购电；

步骤5)的具体内容如下：

海岛微电网群根据各微电网实际的电源出力和负荷消耗情况，并依据所提运行规则制定100％绿色能源供电控制策略以协调微电网群的优化调度；基于的前提，根据资源富集型微电网的源荷净功率差，分为资源富集型微电网均能满足自身负荷需求、资源富集型微电网中出现一个不能满足自身负荷需求和资源富集型微电网均出现功率缺额三类场景，并针对三种场景下的9种情形分为四种执行策略，9种情形分别为：

Case1：此时资源富集型微电网MG₁和MG₂均能满足自身负荷需求，且MG₁和MG₂的过剩功率能够补偿MG₃的功率缺额；

Case2：此时资源富集型微电网MG₁和MG₂均能满足自身负荷需求，但MG₁和MG₂的过剩功率不能完全补偿MG₃的功率缺额；

Case3：此时资源富集型微电网中仅有MG₂出现功率缺额，但MG₁的过剩功率能够补偿MG₂和MG₃的功率缺额；

Case4：但此时资源富集型微电网中仅有MG₂出现功率缺额，MG₁的过剩功率能够补偿MG₃的功率缺额，但补偿完MG₃功率缺额后的过剩功率无法完全补偿MG₂的功率缺额；

Case5：且此时资源富集型微电网中仅有MG₂出现功率缺额，MG₁的过剩功率无法完全补偿MG₃的功率缺额，故无法继续补偿MG₂的功率缺额；

Case6：此时资源富集型微电网中仅有MG₁出现功率缺额，但MG₂的过剩功率能够补偿MG₁和MG₃的功率缺额；

Case7：但此时资源富集型微电网中仅有MG₁出现功率缺额，MG₂的过剩功率能够补偿MG₃的功率缺额，但补偿完MG₃功率缺额后的过剩功率无法完全补偿MG₁的功率缺额；

Case8：且此时资源富集型微电网中仅有MG₁出现功率缺额，MG₂的过剩功率无法完全补偿MG₃的功率缺额，故无法继续补偿MG₁的功率缺额；

Case9：此时资源富集型微电网MG₁和MG₂均出现功率缺额，微电网群的总功率缺额为

执行策略一：针对Case1、Case3和Case6，从海岛微电网群的角度看，可再生能源的过剩功率为计算t时段MG₁内蓄电池B_ESS1和MG₃内蓄电池B_ESS3允许的最大充电功率，和MG₂内抽蓄电站的水泵允许的最大充电功率，分别为和有

式中，η_c、η_d分别为充、放电效率；W^t为t时段的水库水量；W_max为水库的最大蓄水量；k_P为充电状态下的水量功率比；分别为蓄电池B_ESS1、蓄电池B_ESS3额定的最大充电功率；为水泵抽水功率额定的上限值；SoC₁^t、SoC₃^t分别为t时段蓄电池B_ESS1、蓄电池B_ESS3的荷电状态；E_b1、E_b3分别为蓄电池B_ESS1、蓄电池B_ESS3的额定容量；按照规则三，储能装置充电时，微电网群的过剩功率首先给B_ESS3充电，故应判断B_ESS3能否完全吸收过剩功率，若能够完全吸收过剩功率，此时全部的过剩功率给B_ESS3充电，B_ESS1和抽水蓄能电站处于备用状态；若不能，B_ESS3只能以吸收过剩功率，过剩功率的剩余部分由B_ESS1和抽水蓄能电站吸收，并判断B_ESS1和抽蓄电站能否完全吸收该部分功率；若B_ESS1和抽水蓄能电站能完全吸收过剩功率的剩余部分，当B_ESS1和抽水蓄能电站都有可用的剩余容量，即和均不为零时，B_ESS1和抽水蓄能电站按照的比例共同吸收过剩功率的剩余部分，否则在二者中选择尚有可用剩余容量的装置吸收过剩功率的剩余部分；若B_ESS1和抽水蓄能电站不能完全吸收过剩功率的剩余部分，二者只能以各自允许的最大充电功率吸收过剩功率；

执行策略二：针对Case2，功率缺额仅出现在高负荷比例型微电网内，计算t时段B_ESS1、B_ESS3允许的最大放电功率，和抽水蓄能电站的水轮机组允许的最大发电功率，分别为和

式中，分别为蓄电池B_ESS1、蓄电池B_ESS3额定的最大放电功率；为水轮机组发电功率额定的上限值；k_T为发电状态下的水量功率比；按照规则三，储能装置放电时，微电网群的功率缺额首先由B_ESS1和抽水蓄能电站放电补偿，故应判断二者能否全部补偿MG₃的功率缺额，若能，当B_ESS1和抽水蓄能电站都有可用的剩余容量，即和均不为零时，B_ESS1和抽水蓄能电站按照的比例共同放电补偿MG₃的功率缺额，否则在二者中选择尚有可用剩余容量的装置放电补偿MG₃的功率缺额；若不能全部补偿该缺额，B_ESS1和抽水蓄能电站只能以各自允许的最大放电功率放电，而剩余的功率缺额部分由B_ESS3放电补偿，若剩余的功率缺额部分超出B_ESS3允许的最大放电功率，B_ESS3只能以放电，并切除仍有功率缺额部分的负荷；

执行策略三：针对Case4和Case7，微电网群的功率缺额仅存在于出现功率缺额的资源富集型微电网内，此时资源富集型微电网的功率缺额即为微电网群的功率缺额，当B_ESS1和抽水蓄能电站能够完全补偿该缺额时，首先由出现功率缺额的资源富集型微电网内的储能装置放电补偿该缺额，无法完全补偿该缺额时，再由另外一个资源富集型微电网的储能装置补偿剩余的功率缺额部分；当B_ESS1和抽水蓄能电站不能完全补偿该缺额时，二者只能以和放电，而B_ESS3按照规则四只为MG₃的负荷聚集区供电，故切除资源富集型微电网内无法补偿功率缺额部分的负荷；

执行策略四：针对Case5、Case8和Case9，微电网群的功率缺额由MG₃和资源富集型微电网内的功率缺额组成，Case5或Case8中MG₃内的功率缺额为或资源富集型微电网的功率缺额为或Case9中MG₃的功率缺额为资源富集型微电网的功率缺额为当B_ESS1和抽水蓄能电站能够完全补偿MG₃的功率缺额时，判断二者能否继续出力完全补偿资源富集型微电网的功率缺额，若可以完全补偿该缺额，在B_ESS1和抽水蓄能电站都有可用的剩余容量，即和均不为零的前提下，B_ESS1和抽水蓄能电站按照的比例共同放电补偿全部的功率缺额，否则在二者中选择尚有可用剩余容量的装置放电补偿全部的功率缺额；若二者已无法完全补偿资源富集型微电网的功率缺额，B_ESS1和抽水蓄能电站只能以和放电，首先补偿MG₃的功率缺额，然后补偿资源富集型微电网的部分功率缺额，而剩余功率缺额部分的负荷只能切除，B_ESS3按照规则四始终处于备用状态；当B_ESS1和抽水蓄能电站不能完全补偿MG₃的功率缺额时，对于资源富集型微电网的功率缺额，只能切除相应部分的负荷，同时，B_ESS1和抽蓄电站以和放电补偿MG₃的功率缺额，MG₃剩余的功率缺额由B_ESS3出力补偿，若MG₃剩余的功率缺额仍超出B_ESS3允许的最大放电功率，B_ESS3只能以出力，并切除MG₃内仍有功率缺额部分的负荷。