摘 要

随着环境问题的日益凸显，无污染的新能源开始进入人们的视线，光伏发电和电动汽车等绿色环保产业成为人们研究的热点方向，光储配微电网充电站系统正是利用光伏发电、储能、配电网以及电动汽车充电桩组成一个整体，它主要利用光伏发电来为充电桩提供电能，用储能装置平衡功率，以外电网为后盾支持。而光伏发电具有很大的随机性和间歇性，充电负荷的投入也具有一定的不确定性，这使得微电网系统内的能量流动更加复杂，因此，需要对系统内的能量进行调度管理和优化。本文以光储配微电网充电站系统为研究对象，主要研究其在一天不同时段内的能量优化问题。

结合海州物流仓储加电站新能源微电网工程实际情况，设计了光储配微电网充电站的电气接线图和能量优化系统的组网结构图，并介绍了其功能需求与预期目标。然后对光伏电池、储能蓄电池及充电负荷进行建模，并对光伏发电输出功率和负荷需求进行了合理的预测，根据实际的功率要求选择容量合适的光伏发电和储能装置容量配置，根据二者差值得到了储能和配电网的工作方式，在此基础上提出了基于优先级排序的电源调度策略和有序充电的负荷调度策略，最后，提出了以微电网经济运行为目标的能量优化策略——仿电磁学算法。

关键词：光储配充微电网组网；光伏发电预测；负荷预测；能量调度管理；能量优化

Abstract

As environmental issues become increasingly prominent, pollution-free new energy came into sight, become the hot research direction of green environmental protection industry of photovoltaic power generation and electric vehicle charging station, optical storage system with micro grid is the use of photovoltaic power generation, energy storage, distribution network and electric vehicle charging pile to form a whole, it the main use of photovoltaic power to provide electricity for charging, energy storage device for the balance of power, outside the power grid for support. The solar photovoltaic power generation has great randomness and intermittent charging, load input has a certain degree of uncertainty, which makes the energy flow in the micro grid system is more complex, therefore, the need for the Department of In order to manage, optimize and optimize the energy within the system, this paper focuses on the energy storage microgrid charging station system, and mainly studies the energy optimization problem in the same period of the day.

According to Haizhou logistics warehousing station new energy micro grid engineering actual situation, designed the network structure map of optical storage and distribution of micro grid charging station electrical wiring diagram and energy optimization system, and introduces the functional requirements and expectations. And then on the photovoltaic cells, batteries and charging load model, and the output power of photovoltaic power generation and demand a reasonable forecast, according to the actual power requires the selection of suitable capacity of distributed generation and energy storage capacity allocation, according to the difference between the two obtained storage and distribution work, put forward on the basis of power dispatch strategy priority and order scheduling based on charging load Finally, a power optimization strategy, the pseudo electromagnetism algorithm, is proposed, which aims at the economic operation of microgrid.

Key words: optical storage, charging, micro grid network, photovoltaic power generation forecasting, load forecasting, energy scheduling management, energy optimization.

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题背景及研究意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1光储配微电网研究现状 1

1.2.2电动汽车充电站研究现状 3

1.2.3能量调度与优化的研究现状 3

1.3光储配微电网充电站的特点 3

1.4 本文主要研究内容 4

第2章 微电网充电站组网结构设计 6

2.1基本组成 6

2.2能量优化系统组网 7

2.2.1系统组网结构图 7

2.2.2系统工作流程 8

2.3微电网的功能需求 8

2.4 本章小结 9

第3章 微电源与充电负荷的特性分析与预测 10

3.1光伏发电装置 10

3.1.1基本原理 10

3.1.2数学模型 10

3.1.3光伏发电预测 11

3.2储能装置 12

3.2.1蓄电池基本参数 12

3.2.2充放电模型 13

3.3充电负荷 13

3.3.1数学模型 13

3.3.2负荷预测 14

3.4本章小结 16

第4章 能量调度管理与优化 17

4.1能量调度管理 17

4.1.1光伏发电和储能调度管理 17

4.1.2负荷调度管理 18

4.2能量优化 19

4.2.1电力平衡与微电网状态分析 19

4.2.2 能量优化管理系统原理图 26

4.2.3能量优化策略 26

4.2.4能量优化流程图 28

4.2.5优化模型 28

4.3本章小结 32

第5章 总结与展望 33

5.1全文总结 33

5.2展望 33

参考文献 35

致谢....................................................................................................................................................................36

第1章 绪论

1.1课题背景及研究意义

传统的电力网络大多数是由大机组、大电网、高电压为主要特点构成的单一供电系统，全世界的能源短缺、电力危机和重大停电事故，暴露出现有的集中式发电的电力系统所暗藏的缺点，传统的大电网已经渐渐不能满足人们对供电质量和供电经济性、可靠性日益提高的要求。分布式发电由于其绿色环保无污染、供电可靠可靠性高、发电方式灵活、维护简单等优点日益成为人们研究的热点。分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦(也有的建议限制在30~50兆瓦以下)的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。光伏分布式发电是一种新型的、具有广阔前景的发电和能源综合利用方式，它提倡就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。分布式发电与满足绿色发展的要求，很大程度上减少了污染物的产生，迎合了国家的可持续发展战略。

为解决大电网与分布式电源的矛盾，促进分布式发电的发展，特别是绿色能源的综合利用，微电网的概念应运而生。微电网，也称微网，是由分布式电源、负荷、储能装置及控制单元共同组成，能够实现自我控制和管理的自治系统。与传统集中式能源发电网相比，微电网更接近负荷，无需进行大容量线路扩容建设，可节省投资升级费用，减少损耗，微电网技术已经成为促进传统电网转型并可能对未来电网带来重大变革大前瞻性技术。