摘 要

伴随经济全球化的不断发展，人们生活水平不断提高，人们对日常生活所需的资源需求越来越大，其中就包括支持人们生活、工作学习、生产的重要的能源——电能，提高电能的产量和输电配电的稳定性变得越来越重要。微电网应运而生。同时，全球石油主要产地——中东因为安全问题和石油储量问题而导致全世界石油产量减少，天然气、煤等资源的需求量越来越大，导致这些能源的价格也在上升。由于利用这些不可再生能源而带来的污染问题也变得日益严重，利用风能进行发电和利用太阳能进行发电变得越来越受到人们的重视和研究。但是，利用新能源进行发电设备工作状态会因为周围环境情况的变化而变化，具有很大的随机性，这些问题导致了人们不能充分的利用这些能源。此时，微电网可以通过合理的布局来消除因环境变化而带来的影响。

微电网的优化运行问题是一个多目标的非线性优化问题。其具有高度复杂性，不仅含有多种变量，还要满足若干个约束条件。由于智能算法能解决离散型问题上的优点，在解决微电网经济优化问题上，智能算法被广泛运用，譬如遗传算法等。其中，差分进化算法简单易行、收敛快、控制简单。本文采用差分进化算法对孤岛式微电网（包括风力发电机、光伏电池、柴油发电机、微型燃气轮机、燃料电池和蓄电池等组成）进行建模仿真，并对燃料成本进行了优化，很好地完成了对微电网运行的经济优化。

关键词：微电网；差分进化算法；经济优化；燃料成本

Abstract

With the continuous development of economic globalization, people's living standards continue to improve, people need more and more resources for daily life, including support for people's lives, work and study, production of important energy - electricity, improve energy Production and transmission power distribution stability has become increasingly important. Micro-grid came into being. At the same time, the main source of global oil - the Middle East because of security issues and oil reserves caused by the world's oil production decreased, natural gas, coal and other resources demand is growing, leading to the price of these energy is also rising. As a result of the use of these non-renewable energy pollution problems have become increasingly serious, the use of wind power for electricity and the use of solar power generation has become more and more attention and research. However, the use of new energy for power generation equipment working conditions will change due to changes in the surrounding environment, with a large random, these problems led to people can not make full use of these energy. At this point, the micro-grid through a reasonable layout to eliminate the impact of environmental changes.

The optimization problem of micro-grid is a multi - objective nonlinear optimization problem. It is highly complex, not only contains a variety of variables, but also to meet a number of constraints. As the intelligent algorithm can solve the problem of discrete problems, in solving the problem of micro-grid economic optimization, intelligent algorithms are widely used, such as genetic algorithms. Among them, the differential evolution algorithm is simple, fast convergence, simple control. In this paper, differential evolution algorithm is used to simulate and simulate the island-type micro-grid (including wind turbines, photovoltaic cells, diesel generators, micro-gas turbines, fuel cells and batteries), and the fuel cost is optimized. Economical optimization of micro-grid operation.

Key Words: Micro – grid；Differential evolution algorithm；Economic optimization；Fuel cost

目 录

摘要 1

Abstract 2

第1章 绪论 1

1.1设计的背景和意义 1

1.2国内外研究状况 2

1.2.1微电网概念 2

1.2.2国外研究现状 3

1.2.3国内现状 5

1.3差分进化算法的研究现状 8

1.3.1差分进化算法研究展望 8

1.4论文主要内容 9

第2章 微电网模型 10

2.1微电网基本组成 10

2.2微电网分中布电源数学模型 10

2.2.1风力发电机模型 10

2.2.2光伏电池 12

2.2.3微型燃气轮机 14

2.2.4燃料电池 15

2.2.5柴油发电机 15

2.2.6储能系统——蓄电池 16

第3章 微电网优化 19

3.1微电网经济优化的意义 19

3.2优化方法的选择 19

3.2.1传统优化算法 19

3.2.2智能优化算法——差分进化算法 20

3.3标准的差分进化算法 20

3.3.1算法的基本原理 20

3.3.2变异操作 20

3.3.3交叉操作 21

3.3.4选择操作 22

3.4微电网经济优化 24

3.5优化步骤 25

第4章 结果及分析 27

第5章 总结 31

参考文献 32

致谢 34

第1章 绪论

1.1设计的背景和意义

随着经济发展、资源的消耗，寻找新的能源代替那些日益减少的不可再生能源变得越来越重要。利用可再生能源发电技术成为新能源利用的重要方式，这也导致电网接入了若干种不同类型的电源，直接改变了传统电网结构。虽然接入电网的各种分布式电源加强了可再生能源的利用，但是这对电网运行带来了危害，分布式电源产生的电含有多种谐波，增加了接入电网的电气设备的损耗，影响了电力网络供电的可靠性。分布式电源具有许多传统电源所不具备的特点，应用灵活方便，因地制宜，经济高效，但是各种分布式电源的输出功率各不相同，跨度较大切分散。为了更好的利用可再生能源，微电网应运而生。微电网能够最大限度的提高分布式发电系统的利用率，并且微电网可以合理组合各种分布式电源，合理分配用电负荷，弥补分布式电源的不足之处。微电网可以通过接入各种分布式电源进一步发挥可再生能源的长处，提高供电系统的稳定性、经济性并且还能够节约各种资源，不难看出，微电网会成为二十一世纪新的重要的研究课题，这对世界范围内新能源的开发和利用都有重要作用，微电网会在二十一世纪进入高速发展时期。当微电网和大电网并网运行时，如果微电网的建造位置和微电网的规模分布不合理，此时会对供电配电系统造成很大危害，造成投资、运行成本过高，发电量不达标，以至破坏环境，增加环保费用。因此在建造微电网之前，要将微电网的建造地点和电源的合理布局等问题考虑进去，进而做到所建造的微电网能与输电配电系统完美结合，安全运行，提高向用电负荷供电配电的稳定性和电能品质。

微电网的概念由威斯康星大学的鲍勃·雷斯特教授在 2001 年首先提出，雷斯特教授在威斯康星大学建立了实验系统^[1]，系统的运行电压 208/480V，容量约为二十万瓦，组成分别为柴油发电机，微型燃气轮机和燃料电池等分布式电源。总的说来，微电网是由分布式电源、相关用电负荷、储能器件以及能量转换设备、维护监控装置相结合，具有可以完成自我运行的微型电网。