海岛微网新型源储系统建模及鲁棒调度策略研究

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海岛作为海洋开发的支点和平台,开发前景十分广阔。为了实现海岛的充分开发利用,需要加强电力设施建设,保障海岛供电可靠性。考虑到海岛及其邻近海域蕴藏大量的太阳能、海上风能、潮汐能等可再生能源,如果得到有效开发,将有望实现海岛用能的高度电气化及清洁化。然而,由于可再生能源发电存在间歇性和随机性,对海岛微网的运行造成极大的挑战。因此,亟需考虑海岛自身地理条件,因地制宜,开发具有高稳定性的海岛新型发电/储能手段以应对可再生能源/负荷波动性,设计合理考虑各种不确定因素的海岛运行调度策略,保证海岛微网的安全经济运行。为此,本文从适配海岛微网的新型发电/储能方式建模入手,在此基础上探讨离网运行模式下考虑风光出力不确定性的风/光/潮/蓄孤岛电网鲁棒调度策略,以及并网运行模式下计及电热不确定性的海岛建筑微网鲁棒调度策略,具体研究内容包括:在新型源/储系统建模方面,提出了包含海岛潮汐电站发电和海岛智能建筑热力储能的新型海岛微网源/储系统:针对潮汐电站,建立了潮汐电站发电数学模型,考虑到潮汐电站的非线性出力特性,提出了一种线性化处理方法,然后分析了潮汐电站的动态储能特性;针对海岛智能建筑热力储能系统,构建了智能建筑热力网络模型,分析了智能建筑热力储能系统的控温工作过程。在离网型微网鲁棒调度策略方面,基于全可再生能源发电海岛离网运行模式的背景,提出了由光伏、风电、潮汐电站、蓄电池和常规负荷组成的风/光/潮/蓄孤岛电网运行模型。考虑到风电、光伏出力的波动性以及常规负荷需求的波动性,为了应对不确定性因素对100%可再生能源渗透率孤岛微网造成的不利影响,提出利用潮汐电站和蓄电池进行双重备用的策略,在此基础上建立了基于鲁棒风险偏好的风/光/潮/蓄孤岛微网日前调度模型。算例仿真验证了所提风/光/潮/蓄孤岛电网鲁棒调度策略能够有效挖掘潮汐电站的动态储能特性和旋转备用潜力,实现潮汐电站和蓄电池的协同优化调度。在并网型微网鲁棒调度策略方面,将光伏发电、海岛建筑热力储能系统、热泵等各个设备进行统一调度,提出了包含海岛光伏一体化建筑的微网模型,并探究了海岛智能建筑微网的用电模式。为了充分考虑环境不确定性对调度策略的影响,以海岛智能建筑微网日运行成本最低为优化目标,综合考虑太阳辐射强度波动不确定因素对电力侧、热力侧各部分的不同影响,提出了计及电-热不确定性耦合因素的包含智能建筑的微网日前鲁棒调度模型,理论和仿真验证了海岛智能建筑日前鲁棒调度策略能够在计及电-热双重不确定性下保证海岛智能建筑微网的安全可靠运行,实现电、热能源的综合利用。
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