论文总字数：22725字

摘 要

随着人类社会的不断发展，社会对电量需求也越来越大，但是传统发电模式，如火力发电、水利发电都会对地球带来一些环境问题。而且现在化石能源逐渐减少，这促使了可再生能源发电技术（如地热能发电、风力发电、光伏发电、潮汐能发电等）的快速发展。但是这些发电技术的特性存在诸多差异，为了将各种分布式电源整合到一个小型配电网中，随之应时而生的是微电网技术。微电网的发展促进了可再生能源的利用，提高了能源利用效率，减少对自然环境的污染。本文的主演研究内容是对微电网在并网运行模式下时的经济成本进行求解优化。结合峰谷电价、实时电价、平均电价给出微电网运行时的最小经济运行成本。由三种电价的计价方式分析可以看出来，平均电价由于每一个时段内的电价相同，带来的成本是三种计价方式中最多的；实时电价的电价细分到了每一个时段，所得出的成本是最小；峰谷电价按照峰时段、谷时段、平时段来划分电价，其带来的成本略低于平均电价略高于实时电价。所以我们可以得出结论，电价按照每一时段划分的越精细，其所带来运行成本越小。

关键词：微电网 分布式电源 风力发电 光伏发电 并网 优化

Micro-grid parallel operation optimization

Abstract

With the continuous development of human society, the demand for electricity is increasing. However, traditional power generation models, such as thermal power generation and hydraulic power generation,will bring some environmental problems to the earth. And fossil energy gradually reduce, now this prompted the renewable energy power generation technology (such as geothermal power, wind power, photovoltaic power, tidal power, etc.) with the rapid development. However, there are many differences in the characteristics of these power generation technologies. In order to integrate all kinds of distributed power into a small distribution network, microgrid technology emerges as The Times require.The development of microgrid promotes the utilization of renewable energy, improves the efficiency of energy utilization and reduces the pollution to the natural environment.In this paper, the optimal scheduling of micro grid is studied. Combined with peak and valley electricity price, real-time electricity price and average electricity price, the minimum economic cost of micro grid operation is given.It can be seen from the analysis of the three pricing methods that the cost brought by the average electricity price is the most among the three pricing methods because the electricity price in each period is the same. The price of real-time electricity is subdivided into each period, and the cost is the minimum. The peak and valley price is divided into peak period, valley period and normal period, the cost of which is slightly lower than the average price and slightly higher than the real-time price.Therefore, it can be concluded that the more detailed the electricity price is divided according to each period, the lower the operating cost will be.

Key Words: Microgrid; Distributed generator; Wind power generation; Photovoltaic power generation; Grid- connected; Optimization

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1微电网研究的背景 1

1.2微电网研究现状 2

1.2.1 国内的微电网研究 2

1.2.2 国外的微电网研究 2

1.3本文研究内容 4

第二章 微电网分布电源的数学模型 6

2.1引言 6

2.2风力发电数学模型 6

2.2.1 风速随机分布模型 6

2.2.2 风力发电机的数学模型 7

2.3太阳能光伏发电数学模型 9

2.4微电网中负荷的数学模型 11

2.5本章小结 11

第三章 微电网的成本效益分析 13

3.1引言 13

3.2微电网成本/效益分析法 13

3.3微电网综合效益评估分析 15

3.3.1 可靠性效益 15

3.3.2 节能效益 15

3.3.3 降损效益 16

3.3.4 微电网中用户参与互动效益 18

3.4微电网的建设成本分析 19

3.4.1 安装运行成本 20

3.4.2 停电补偿成本 21

3.4.3 替换拆卸成本 21

3.5本章小结 21

第四章 微电网并网运行优化 23

4.1引言 23

4.2微电网并网运行时的优化模型 23

4.3算例分析 24

4.4本章小结 28

第五章 总结与展望 30

5.1总结 30

5.2展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1微电网研究的背景

近年来，可再生能源在世界能源组合中所占份额稳步增加；这不仅有助于减少温室气体排放同时也促进能源供应的多样化和安全以及可再生能源行业的商业和就业增长。研究表明，定价是可再生能源推广和成功的关键因素之一。可再生能源的定价与化石能源的定价是相同的，只是它也考虑了化石燃料对环境的影响。当今环境污染问题是全人类需要共同面对的巨大难题，它们关系到人类文明的发展和生存。为了应对气候变化带来的一系列问题，提高社会能源供应的安全性，社会各界人士正在全力探索一条可持续发展战略路线，合理挖掘与利用太阳能、风能等绿色能源，以充分提高各种资源能源的开发与利用效率，寻求更多的非碳能源，以合理调整改善世界现有的资源能源结构，缓解共同面对的能源危机，从而进一步实现环境资源能源与人类社会的可持续协调发展。随着世界经济的飞速增长，对传统化石能源的消耗量也在快速增长。现代电力系统具有长距离、高电压水平和大容量传输方式的特点。这种输电方式有利于提高电力设备的利用率，节约发电成本。然而，这种发电模式中使用的主要能源是传统化石燃料，即不可再生资源，如煤、天然气和石油。其燃烧产生氮氧化物、硫氧化物、灰尘和二氧化碳等空气污染物，会破坏臭氧层，加剧酸雨的形成，加速温室效应，使全球变暖的趋势越来越激烈，对生态系统有了巨大威胁，成为人类发展的一颗绊脚石。

在国家的“十一五”规划中，明确提到了可再生能源的发展战略，它已经成为我国重点关注的一个领域，充分合理地利用可再生能源进行发电，不仅能够保护生态环境，还能在开发中西部区域的经济、对农村和生态环境建设等方面问题的解决有着一定程度的作用效果，这也对全球资源能源结构的调整改善起着关键的作用。光伏发电和风力发电作为新型发电形式越来越受到人们的关注并得到了快速发展。与传统化石能源相比，太阳能和风能有着零污染、分布广泛、取之不尽用之不竭等优点。所以，最大限度的利用太阳能风能等可再生能源以最优的能源结构来实现我国经济的持续健康发展具有十分重要的意义。这在一定的程度上对光伏发电、风力发电、微型燃气轮机，以及小型柴油发动机等分布式发电技术的快速发展起到推波助澜的作用。新能源发电机现有的规模相对较小，一般来说，分布式发电机可以通过PCC来连接中低压系统，发挥其为附近的用户提供灵活可靠、环保减能的电力功能，从而达到分布式发电“即插即用”的作用效果。不同特性的分布式电源有着明显的差别，所以，伴随着大量的分布式电源的连接，太阳能、风能等可再生能源发电的所占比例也会有所增多，传统已有的电力网在调度运行、安全稳定，以及保护控制方面面临着较为严峻且棘手的巨大挑战。这样严峻的现实背景，促进了微电网技术的应时产生与快速发展。一般来说，微电网主要包括了分布式电源、储能装置或供能装置，以及通过静态开关与主电网连接的相关电力电子设备。微电网在运行的时候存在着两种模式，分别为并网运行和孤岛运行。其可以对主网几乎无影响下切换两种运行模式。随着微电网技术的快速发展，电力系统的运行效率逐渐提高，发电成本也进而降低。

1.2微电网研究现状

1.2.1 国内的微电网研究

基于国内现有的研究，我们发现，我国在微电网领域的探索研究，不仅与DG之间存在着紧密的联系，而且作为一种可再生资源，也受到了社会各界人士的广泛关注与研究分析。伴随着国家可持续发展战略目标的提出，对新能源的研发和使用的一系列政策法规也相继重点提出了支持与资金方面的扶持。随着世界经济全球化的快速发展，我国对外开放政策的大力扶持，我国的微电网事业也抓住了这一机遇，向西方发达国家学习其先进的微电网技术，从而提升我们在微电网领域的研究水平。面对国外快速发展的微电网技术，国内对微电网领域的深入探索也投入了一些人力、物力与财力，建立微电网示范工程，同时，这也明确地说明了以可再生能源为研究与发展基础的微电网关键技术将逐渐成为我国电力事业快速、稳定发展的趋势潮流。

1.2.2 国外的微电网研究

欧洲的微电网发展技术主要是通过充分利用DG、电力电子技术、人工智能等技术，去逐步实现分布式发电与供电的结合，形成一个效率高、联合紧密的系统，鼓励市场参与电力市场，推动电力系统的发展。当今，欧洲的微电网发展在理论研究阶段的任务已完成，现已逐步进入到建立示范工程的阶段。日本由于其经济快速增长，电力负荷也随之日益增加，但因日本是一个岛国，其国内能源资源日益缺乏。所以，日本也展开了对微电网技术的深入研究，提出将灵活交流的输电装置加入到地方配电网中，合理利用控制性能较为快速、灵活的控制器去达到地方配电网的结构管理与优化的效果。

请支付后下载全文，论文总字数：22725字