1.一种含光热发电的独立微电网容量配置方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤1、建立独立混合能源微电网模型,包括:S11、建立光伏发电阵列模型光伏电池的实际输出功率与实际的光照强度和环境温度有关,故其实际输出功率为:PPV=ηVPT[1+ρV(Tr+30ηV‑TT)]式中:PT为标准测试条件下的额定输出功率;ηV为实时光照强度与标准条件下光照强度的比值;ρV为功率温度系数;TT为参考环境温度;Tr为实时环境温度;
S12、建立风力发电模型
风力发电机的输出功率可近似用如下分段函数表示:其中, Pr为发电机的额定功率;vci为切入风速;vr为额定风速;vco为切出风速;
S13、建立光热发电模型
光热系统吸热器输出的有效功率与定日镜的面积、太阳光的实时辐射强度成正相关,则光热系统实际输出功率为:
PPT=PAP‑ΔPX
其中:
PAP=DNISρfρc(1‑ξ)式中:S为定日镜的面积;DNI为太阳光的实时辐射强度;ρf、ρc分别为定日镜的厂效率和折算效率;ξ为吸热器表面的反射率;PAP为经定日镜反射到吸热器表面的太阳辐射能;ΔPX为吸热器的功率损耗;
吸热器的功率损耗主要为反射热损耗Pref,具体为:ΔPX=Pref=(1‑a)PAP式中:α为吸热器中吸热管表面的吸收率;
S14、建立电池储能系统模型其数学模型为:
充电过程:
C(t+1)=C(t)+PELξEL放电过程:
式中:C(t)为时间t时电池中储存的电量;PEL与PRE分别为单个蓄电池的充电与放电功率;ξEL为充电效率;ξRE为放电效率;
S15、建立柴油发电机模型
柴油发电机组的实际输出功率与单个柴油发电机的输出功率有关,可表示为:PDG‑total(t)=NDGPDG柴油机的实时油耗量为:
Vf(t)=ηPDG‑total(t)式中:PDG‑total为柴油发电机组的实时总输出功率;PDG为单个柴油发电机的额定功率;
NDG为柴油发电机的数量;Vf为柴油发电机组实时油耗量;η为柴油发电机的燃油消耗率;
步骤2、设定优化目标及约束,包括:S21、确定功率分配策略,包括以下步骤:计算出t时刻风力和光伏的总发电功率与居民用电负荷之间的差值功率,即为:PD(t)=NPVPPV+NWIPWI‑PIN‑total式中:PIN‑total表示居民用电总负荷;
差值功率通常会出现以下两种情况:(1)PD(t)>0,即光伏与风机所发功率满足负荷需求,此时不需要光热发电系统提供功率,故光热发电系统将热量通过蓄热系统储存起来,储存的能量为:PTH(t)=NPTPPT(t)多余的差值功率通过蓄电池充电消耗,此时蓄电池储存的功率为:PEL=PD(t)
若蓄电池不满足充电条件时,剩余电量将放弃;柴油发电机此时无需启动运行;
(2)PD(t)<0,即光伏与风机所发功率不满足负荷需求,此时需要光热发电系统提供额外功率;
1)若光热系统发电功率大于差值功率的绝对值,即:NPTPPT(t)>|PD(t)|此时已满足负荷需求,则剩余光热发电系统的热量通过蓄热系统储存起来,储存的能量为:
PTH(t)=NPTPPT(t)‑|PD(t)|此时蓄电池和柴油发电机均不工作;
2)若光热系统发电功率小于差值功率的绝对值,即:NPTPPT(t)<|PD(t)|此时仍不满足负荷需求,则需要储能系统放电或者柴油发电机发电从而满足负荷需求,即:
PD(t)|‑NPTPPT(t)=NSEPRE+NDGPDG具体到储能系统和柴油发电机的功率分配上,根据蓄电池的变流器额定容量、SOC状态及放电深度,先确定可放电的最大功率,不足部分由柴油发电机补充;
S22、确定优化目标,包括以下步骤:S221、计算综合经济成本
微电网的综合经济成本数学模型可以表示为:式中:η为折旧率,本发明取5%;y为分布式电源规划使用年限;Cp、Cr、Cm、Cf分别为微电网内设备的总初始购置成本、置换成本、运行维护成本和燃料成本;
各项成本具体如下式所示:
Cp=NPVCp‑PV+NWICp‑WI+NPTCp‑PT+NDGCp‑DG+NSECp‑SECr=NDGCr‑DG+NSECr‑SECm=NPVCm‑PV+NWICm‑WI+NPTCm‑PT+NDGCm‑DG+NSECm‑SECf=NSEQSECf‑fuel式中:Cp‑PV、Cp‑WI、Cp‑PT、Cp‑DG与Cp‑SE分别为光伏、风力、光热、柴油发电机以及储能电池的初始购置成本;NPV、NWI、NPT、NDG与NSE分别表示光伏、风力、光热、柴油发电机与蓄电池的数量;Cr‑DG与Cr‑SE分别为柴油发电机与储能电池的置换成本;Cm‑PV、Cm‑WI、Cm‑PT、Cm‑DG与Cm‑SE分别为光伏、风力、光热、柴油发电机和储能电池的运行维护成本;Cf‑fuel为柴油发电机发出单位电量所消耗的燃料成本;QSE为单台柴油发电机所发出的电量;
S222、计算功率供应缺失率功率供应缺失率使用以下表达式计算:式中:Pdef(t)为时刻t系统的缺电功率;Pload为系统的总负荷功率;
S223、计算可再生能源丢弃率可再生能源丢弃率使用以下表达式计算:式中:Pdisc(t)表示t时刻弃掉的可再生能源功率;Pre为可再生能源总发电功率;
S23、确定约束条件,包括以下步骤:S231、功率平衡约束
维持微电网输入输出功率的平衡,则需满足:NPVPPV+NWIPWI+NPTPPT+NDGPDG+NSEPRE=PIN‑total+NSEPELS232、蓄电池充放电约束
为了提高蓄电池组的利用率,延长其使用年限,则其需要满足:Cmin(t+1)≤C(t+1)≤Cmax(t+1)式中:Cmin(t+1)、Cmax(t+1)分别表示理想状态下蓄电池组电量的下限值与上限值;
S233、分布式电源数量约束根据实际工程情况,对各电源数量进行约束,需满足:
0≤NPV≤NPV‑max
0≤NWI≤NWI‑max
0≤NPT≤NPT‑max
0≤NDG≤NDG‑max
0≤NSE≤NSE‑max
式中:NPV‑max,NWI‑max,NPT‑max,NDG‑max和NSE‑max分别为光伏、风力、光热、柴油发电机和储能电池所允许的最大数量;
S234、柴油发电机运行约束柴油发电机运行时需满足:
PDG‑min≤PDG(t)<PDG‑max式中:PDG‑max和PDG‑min分别为单台柴油发电机输出功率的上限值和下限值;
步骤3、确定各优化目标优先顺序下的协调方案。
2.如权利要求1所述的一种含光热发电的独立微电网容量配置方法,其特征在于,所述步骤3中,包括以下子步骤:
S31、算例概况;
S32、算例分析;
S33、多目标优化结果分析。