含风光抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置.pdf

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1、第４１卷第１期２０１７年１月１０日Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１Ｊａｎ．１０，２０１７ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１６０１０６００８含风／光／抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置荆朝霞，胡荣兴，袁灼新，朱继松，吴青华（华南理工大学电力学院，广东省广州市５１０６４０）摘要：利用可再生能源的微网是解决小型海岛供能问题的一种理想方案，但是高昂的投资成本阻碍了它的应用。为此，针对地理条件允许的海岛，使用微型抽水蓄能系统储能，同时以负荷响应参与度标度居民的负荷响应参与意愿，并将可时移电器视为能源资源参与微网的配置优化，提出了考虑负荷响应的含风／光／抽水蓄能的海岛微网优化配置模型，

2、并利用粒子群算法对微网中主要设备的数量或容量进行优化。算例验证了所提方法的有效性，家用可时移电器的负荷响应及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外还对负荷总量、可时移电器功率，以及抽水蓄能系统水头高度对配置成本的影响进行了敏感度分析。关键词：微网（微电网）；负荷响应；微型抽水蓄能；优化配置０引言中国海南、广西和广东的海水抽水蓄能资源进行了分析，结果表明这３个沿海省份适于建设海水抽水目前偏远小型海岛通常采用柴油发电机供蓄能的地点有８１个，而海岛占据了３０个。在具有［１－２］电，但柴油发电机发电产生噪音，排放大气污染建设抽水蓄能条件的海岛，需通过技术经济分析来物并

3、且可靠性差。海岛通常拥有比较丰富的可再生决定采用何种储能方式。文献［１２］在给定的海岛微能源，而微网作为灵活高效的可再生能源利用平台，网储能需求下，对多种储能方案（蓄电池、海水抽水在保障用户供电、提高可再生能源利用率和改善电蓄能以及两者构成的混合储能系统）下微网的全寿能质量方面具有优势，利用可再生能源的微网被认命周期成本进行了分析。结果表明，大多数情况下，［２－３］为是解决小型海岛供能问题的一种最佳选择。抽水蓄能储能方案下的微网成本低于蓄电池储能方［４］由于可再生能源的随机性和间歇性、负荷的案下的微网成本，成本差异的具体数值与储能需求波动以及风－光－荷预测的误差，利用可再

4、生能源的量、资产的投资回报率等因素有关。该研究基于固孤立微网均需配置储能系统。现有研究大多考虑在定的电源及负荷构成，并没有考虑微网整体的优化［５］微网中利用蓄电池储能，但是蓄电池存在寿命短、配置。投资高、对环境不友好及维护难度大等问题。抽水据统计，具有可控潜力的居民负荷约占居民总蓄能因其可靠性高，对环境友好，成本低，成为大电［１４］负荷的６０％，随着智能家居的发展，未来多数家网中最主要的储能方式，抽水蓄能电站与可再生能［６］用电器将成为可控的需求侧资源，在微网中考虑负源站的联合运行也被证实有助于减少弃风弃光。荷响应具有现实意义。在微网运行中已有较多研究文献［７－１２］对小

5、型或者微型抽水蓄能系统在孤立微考虑了负荷响应，负荷响应被证实具有平滑功率波网中的应用做了相关研究。文献［７］设计了由可再［１５－１８］［１６－１７，１９］动、降低微网运行成本、减少污染物的排生能源和抽水蓄能供能的海水淡化系统。文献［８］［１６］［１９］放、增加可再生能源利用率等作用。在微网对海岛风／光／抽水蓄能系统进行技术可行性分析，配置中考虑负荷响应的研究较少。文献［２０－２１］研结果表明，以小型海水抽水蓄能储能的离网型微网究了考虑负荷响应的海岛微网配置问题，但需求侧在技术上具有可行性。文献［９］开发了一个含风／资源仅考虑了海水淡化可时移负荷。负荷响应所带光／蓄电池／抽

6、水蓄能／海水淡化混合系统的设计软来的利益与用户负荷响应参与度（ｄｅｍａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅ件。文献［１０－１１］使用遗传算法优化含可再生能源［１５，１８］ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅ，ＤＲＰＤ）密切相关，而目前与抽水蓄能的微网电源容量和蓄水池容量。的很多研究忽视了ＤＲＰＤ的影响。不少海岛拥有海水抽水蓄能资源。文献［１３］对在居民用电为主要负荷并且能够建设抽水蓄能的海岛微网中，需求侧资源主要是可时移家用电器。收稿日期：２０１６－０１－０６；修回日期：２０１６－０５－１５。上网日期：２０１６－０７－２６。本文针对这类海岛微网建立了优化配置模型，并利国家自然科学基金资

7、助项目（５１３７７０５８）。用粒子群算法进行求解。与现有海岛微网配置方面ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ—６５—２０１７，４１（１）·学术研究·的研究相比，本文的主要特点有：①考虑抽水蓄能储１．３光伏发电模型能方式，进行微网发电装置与蓄能装置的联合优化光伏输出功率受光照强度，工作温度和光伏板配置；②考虑家用可时移负荷的负荷响应对配置的清洁度的影响，采用式（２）计算：影响；③通过算例对基于蓄电池储能和抽水蓄能储Ｉｒａｄ（ｔ）ＰＰＶ（ｔ）＝ＮＰＶηＰＳＴＣ（２）能的两种微网配置方案进行了比较；④分析了家用ＰＶＩＳＴ