[发明专利]一种海岛微电网群容量优化配置方法

说明书

本发明公开了一种海岛微电网群容量优化配置方法。本发明首先根据不同海岛的地域条件、资源、负荷对可再生能源和储能装置进行合理布局，利用抽水蓄能电站单位容量成本低、寿命周期长、可靠性高等特点，将其与蓄电池结合共同组成海岛微电网群的储能系统以维持微电网群的功率平衡，并抑制可再生能源的不确定性波动，然后以实现100％绿色能源供电为目标制定海岛微电网群的运行规则，并提出海岛微电网群的协调控制策略；最后利用NSGA‑II算法对容量目标值进行寻优，获得实现100％绿色能源供电目标的海岛微电网群最优配置方案。本发明解决了常规化石燃料机组给海岛供电带来的环境污染问题。

技术领域

本发明属于电力系统微电网技术领域，具体地说是一种基于100％绿色能源供电控制策略的海岛微电网群容量优化配置方法。

背景技术

现有解决海岛供电问题的方式主要通过架设海底电缆，或依靠柴油发电机、燃气轮机等常规化石燃料机组供电。但铺设海底电缆的工程、维护费用昂贵；利用常规燃料机组供电运输困难且会给脆弱的海岛生态环境带来严重的污染问题，若能充分利用海岛上的可再生能源为当地负荷供电，可减少常规燃料机组的使用，但风、光等可再生能源的波动性、随机性和间歇性导致风机、光伏发电具有不确定性，需配置储能装置抑制风机、光伏装置出力的随机波动，故合理配置海岛微电网(microgrid，MG)内可再生能源、储能装置和常规燃料机组的容量是成功建设海岛微电网最为关键的一步。

目前研究海岛微电网的配置问题时，多以常规燃料机组作系统备用。有些学者建立了最小化污染气体排放的目标函数，通过合理配置常规燃料机组的容量间接提高了可再生能源在微电网中的供电占比，但仍包含常规燃料机组，无法真正实现完全由可再生能源供应全部的负荷需求。研究不含常规燃料机组作系统备用，即以100％的绿色能源为海岛微电网群供电时，储能装置是保障系统稳定、可靠运行的关键因素。当前微电网规划时仍将蓄电池作为主要的储能装置，但蓄电池存在建设成本高、寿命短和运维困难等问题，若大规模配置蓄电池以保证海岛微电网群的供电可靠性，总成本必然增加，而小型抽水蓄能电站单位容量成本低、寿命周期长、可靠性高，近年来的相关研究验证了由抽水蓄能电站抑制海岛微电网可再生能源间歇性与波动性的可行性。此外，有关学者指出单一的小型自治电力系统仅靠可再生能源发电难以保障全部的负荷需求。

本发明首先根据不同海岛的地域条件、资源、负荷等情况对可再生能源和储能装置进行合理布局，构建由不同功能类型的微电网组成的海岛微电网群优化配置模型；然后以实现100％绿色能源供电为目标，制定相应的运行规则，并提出海岛微电网群的协调控制策略。最后，采用改进型非劣排序遗传算法(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-II)求解海岛微电网群容量优化配置模型，获得实现100％绿色能源为海岛负荷供电的配置方案。

发明内容

针对当前海岛微电网在实现100％绿色能源供电时存在的难题，本发明提供一种基于100％绿色能源供电控制策略的海岛微电网群容量优化配置方法，以有效解决常规化石燃料机组给海岛供电带来的环境污染问题。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种海岛微电网群容量优化配置方法，其包括：

步骤1)，根据不同海岛的地域条件、资源和负荷情况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(Non-Dominated Sorting GeneticAlgorithm,NSGA-II)对海岛微电网群进行模型求解。