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基于时序负荷的独立电网风-柴-储电源系统容量优化

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第 40 卷 第 20 期 2012 年 10 月 16 日 Power System Protection and Control 电力系统保护与控制 Vol.40 No.20 Oct. 16, 2012 基于时序负荷的独立电网风/柴/储 电源系统容量优化 蒋泽甫,谢开贵 (输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学),重庆 400044) 摘要:为了提高独立电网运行的经济性,提出一种独立电网中风电机组、储能装置和柴油发电机组等电源装置容量的优化配 置算法。利用时序风速、负荷曲线,结合独立电网可能的运行模式及控制策略,在已知风电机组额定容量的前提下,确定储 能装置及柴油发电机组的最优容量配置。分析混合发电系统年度供电成本随风电机组额定容量的变化规律,以供电成本最低 为目标函数,求解风电机组最优容量以及相应的储能装置和柴油发电机组的容量配置。算例分析结果表明,该方法能有效提 高含风能和储能装置的独立电网的经济性,降低供电成本,证明了方法的正确性和有效性。 关键词:独立电网;电源装置;优化配置;供电成本;时序负荷 Capacity optimization of power supply system for the isolated grid containing WT/DU/ESS based on chronological loads JIANG Ze-fu, XIE Kai-gui (State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology, Chongqing University, Chongqing 400044, China) Abstract:In order to improve operation economy of the isolated grid, this paper proposes an optimization algorithm to configure the capacities of power supply units of the isolated grid, which consists of wind turbine (WT), energy storage system (ESS) and diesel unit (DU). Based on the system chronological loads and wind speeds, combining with the possible operation models for the isolated grid and their decision strategy, the optimal capacities of the ESS and DU can be determined when the capacity of WT has been given. The change law of the minimal annual electricity cost with different capacities of the WT is analyzed. Moreover, the optimal capacities of the WT, ESS and DU are determined to minimize the annual electricity cost. The results of case studies show that the proposed algorithm can improve effectively the economy of isolated grid containing wind energy and ESS through reducing electricity cost. At the same time, the correctness and effectivity of the proposed method are verified. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51077135). Key words: isolated grid; power supply unit; optimal configuration; electricity cost; chronological loads 中图分类号: TM71 文献标识码:A 文章编号: 1674-3415(2012)20-0119-06 0 引言 经过一个多世纪的发展,尽管电力网络已经取 得巨大的进步,覆盖范围不断扩大,但仍然有很多 偏远地区、孤立岛屿难以触及,而相应的负荷只能 采用柴油发电单元供电的方式或没有电力供应。风 基金项目:国家自然科学基金项目(51077135);输配电装备 及系统安全与新技术国家重点实验室重点研究项目 (2007DA10512709103) ;重庆市杰出青年基金(50777067) 能、太阳能等新能源发电的开发利用和储能技术的 日益成熟[1-7],为常规电网不能触及的偏远地区、孤 立岛屿的小规模负荷供电提供了新的选择。同时, 微电网作为新型的电力系统,是目前电力系统研究 的热点之一[8-10],具有巨大的发展潜力,可以并网 运行,也可以独立运行,需要具备孤岛运行、独立 承担内部负荷的能力。 不管是常规电网难以触及的地区采用新能源发 电的方式供电,还是微电网开发,都涉及负荷及其 电源系统的匹配问题。风速、太阳辐射强度具有随



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