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摘要
微电网是目前国内外应用较为广泛的一种绿色可再生能源，近几年我国微电网产业的发展十分迅速。然后，越来越多的微电网系统建立并网，微电网产生的电能受外界因素影响较大，具有一定的随机性和波动性，给并网后的电力系统稳定性带了巨大的影响。然后建立微电网厂的储能系统是改善此种情况的最好的解决办法。因此，近年来微电网场储能装置的装备、容量配置及风储联合运行控制成为了研究和应用示范的热点。
针对孤岛微电网的优化调度问题进行研究，在考虑一般负荷作为可平移负荷，柴油机的治污成本和蓄电池放电循环损耗成本的基础上，采用以运行成本最低和负荷满意度最大为目标函数。通过对微电网机组、光伏发电和微电网内重要负荷及一般负荷的日前预测，在满足系统供需平衡的前提下，记及蓄电池充放电功率及SOC范围、微电网和光伏最大发电功率、柴油机最大最小发电功率等约束条件。采用混合整数线性优化方法对多目标日前优化调度模型进行求解。仿真结果表明采用该日前优化调度方法，可最小化蓄电池的使用量并充分发挥可再生能源的作用。
同时由于储能电池成本高、使用寿命相对较短，往往需要以很小的储能容量配置来担负微电网场的有功出力平滑任务，这同时也给电池系统的控制带来了挑战。本文中以某中型实际风场为例，就风储联合运行中的控制策略进行了研究，着重探讨了以锂离子电池储能系统、并网、能量转换等相关的控制策略。
关键词：微电网；风力发电；储能系统；并网
Abstract
Microgrid is a kind of green and renewable energy which is widely used at home and abroad. In recent years, China's microgrid industry has developed rapidly.Then, more and more microgrid systems are connected to the grid. The electric energy generated by the microgrid is greatly affected by external factors and has certain randomness and volatility, which has a huge impact on the stability of the power system after grid connection.Then establishing the energy storage system of the microgrid plant is the best solution to improve this situation.Therefore, in recent years, the equipment, capacity configuration and combined operation control of the energy storage device in microgrid field have become the focus of research and application demonstration.
In this paper, the optimal scheduling problem of isolated microgrid is studied. On the basis of considering the general load as the translational load, the pollution control cost of diesel engine and the discharge cycle loss cost of battery, the objective function of the lowest operating cost and the maximum load satisfaction is adopted.Based on the day-ahead prediction of the important and common loads in the micro-grid units, photovoltaic power generation and micro-grid, under the premise of satisfying the balance between supply and demand of the system, the constraints such as battery charge and discharge power, SOC range, maximum power generation of micro-grid and photovoltaic power generation, maximum and minimum power generation of diesel engine, etc., are recorded.The mixed integer linear optimization method was used to solve the multi-objective day-ahead optimization scheduling model.The simulation results show that the optimal scheduling method can minimize the consumption of battery and give full play to the role of renewable energy.
At the same time, due to the high cost and relatively short service life of the energy storage battery, it is often required to undertake the active power output smoothing task of the micro-grid field with a small energy storage capacity configuration, which also brings challenges to the control of the battery system.In this paper, a medium-sized actual wind field is taken as an example to study the control strategy in the combined operation of wind storage, focusing on the Li-ion battery energy storage system, grid connection, energy conversion and other related control strategies.
Keywords: Micro power grid;Wind power generation;Energy storage system;interconnection
摘要....................................................................................... I
Abstract................................................................................ II
第一章 绪论...................................................................... 1
1.1研究课题背景.......................................................... 1
1.2课题研究现状.......................................................... 2
1.2.1微电网现状与趋势......................................... 2
1.2.2微电网并网问题研究现状............................. 5
1.2.3微电网储能技术发展现状......................... 6
1.2.4微电网的特点................................................. 6
1.3课题研究的意义...................................................... 7
1.4本文的主要研究内容.............................................. 8
第二章 微电网系统及电源特性.................................. 9
2.1微电网系统.............................................................. 9
2.2微电网电源特性.................................................... 11
2.2.1风力发电的工作原理与运行特性............... 11
2.2.2光伏发电的工作原理与运行特性............... 12
2.4微电网储能系统工作原理.................................... 14
2.5微电网场储能系统配置方式................................ 14
2.6小结........................................................................ 16
第三章 多目标优化调度的数学模型.............................. 16
3.1目标函数................................................................ 16
3.2约束条件................................................................ 17
3.3求解方法................................................................ 17
第四章 微电网系统的建模仿真.................................... 18
4.1 微电网风电场发电及储能系统建模仿真......... 18
4.2 微电网风储联合系统模型仿真......................... 19
4.2.1 微电网风电场的系统电压、电流以及功率输出 19
4.3 不同风速组合下微电网对系统的影响分析..... 22
第五章总结........................................................................ 22
参考文献............................................................................ 24
致 谢............................................................................ 25
第一章 绪论
1.1研究课题背景
在过去的35年间，随着科学技术的不断进步，粮食、交通、通讯等问题得到了良好的解决，人们的生活质量得到了很大的改善，但如果继续以常规化石能源的大量消耗为代价来换取经济增长，人类的可持续发展将沦为无稽之谈，因此，若要拥有新鲜的空气、干净的水资源、绿色的生活环境，我们必须提高清洁能源的利用率，用清洁能源拯救我们的生活，从真正意义上改善人类的居住环境。
由于不可再生燃料化石燃料正在不断地好之殆尽，导致世界各国对不可再生能源过渡开采，使得全球气候变暖，污染状况持续严重，危害到人们的健康。现如今，保护环境成为当今社会的重点工作，如全球气温上升、大气污染等。然而，值得庆幸的是，随着科技不断地进步，微电网技术不管是在功能上还是在技术上都得到了前所未有的的发展和提高，逐渐变成当今社会人们必不可缺的日常工具，从而改善了人们的生活方式。
微电网是一个集成了分布式电源、负荷、储能设备、能量装换装置以及保护装置等一系列环节的自治性小型发配电系统。微电网是分布式发电的高级模式，它不仅继承了分布式发电系统的所有优点并且还具有自己的特点。具体总结如下：
第一，微电网能够减小并克服其内部的微电源给自身系统或者大电网带来的波动性，提高系统稳定性。对于并网运行的微电网，当大电网遇到突发状况时，微电网可以利用其内部的储能装置和保护控制装置来平滑整个系统的波动、维持功率的平衡；另一方面，对于自治运行的微电网，其内部的多种分布式发电系统增加了整个系统的容量，同时增加了微电网系统的惯性，从而可以达到减弱电压波动和闪变现象的效果。
第二，微电网可以大大提高供电的可靠性。微电网内部集合了多种不同种类的分布式电源，对于自治运行的微电网，微电网可利用多个微电源供电来保证对重要负荷的供电，从而提高该类负荷的供电可靠性。对于并网运行的微电网，在大电网遇到突发状况时，微电网可以作为备用电源向大电网提供支撑，快速恢复对重要负荷的供电。
第三，微电网可以将分布式发电的效益更加充分地展现出来。当集合了多种微电源的微电网系统以整体的形式接入配电网，其并网标准只针对公共连接点，而不是针对其内部单个微电源的连接点。这样就克服了分布式电源大规模分散接入给配电网带来的问题，从而为分布式电源优势的发挥提供了一个有效的途径。
综上所述，将多种分布式电源以微电网的形式集成并入配电网，不仅解决了分布式发电给配电网带来的问题，而且给配电网的运行带来了更多的好处，从而进一步促进了传统电网向智能电网的过渡；微电网中的各种可再生能源为主的分布式发电系统向负荷供电，实现了国家的节能减排举措，从而极大地推动了我国的可持续发展战略。所以，为贯彻我国的能源策略和智能电网的发展计划以及满足可持续发展的要求，对微电网技术展开深入研究具有重要的意义。而微电网系统的能量管理与优化运行作为微电网技术的重要组成部分，其对于提高微电网系统的安全、可靠、稳定、经济运行有着不可替代的重要作用，该课题已成为面向可再生能源的微电网系统应用和推广亟需解决的问题，具有重要的理论价值和工程价值。
1.2课题研究现状
1.2.1微电网现状与趋势
分布式发电技术是相对于传统的集中式供电方式而言的，是指将发电系统以小规模、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出电、热或冷能的系统。 风光互补发电系统在我国也得到了较广泛的应用，但是目前多见于小型系统的应用，如风光互补路灯等家庭用户层级的应用。而较大规模的集成应用，比如采用风光互补分布式微电网形式的社区级、村级或者镇级等的集中供能形式将是以后的一个趋势，也是可再生能源高效集中利用的有效途径。因此有必要开展风光互补分布式微电网相关技术的攻关研究。
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