2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf

所需积分/C币:50 2019-05-13 12:33:59 1.21MB PDF
收藏 收藏 13
举报

2017年电工杯优化问题一等奖,含论文和算例,针对微电网日前优化调度问题,本文以matlab数据处理为基础,建立非线性规划模型,运用贪心算法对问题1到问题6进行了解答。 对于问题1根据成本、功率、单价、时段之间的关系,以及发电与负荷相等的原则,得到无可再生能源和可再生能源全额利用时负荷的供电构成,及无可再生能源时全天总供电费用1976.41元,平均购电单价0.5976元/kWh,可再生能源时全额利用全天总供电费用2275.17元,平均购电单价0.6654元/kWh。
1.问题的重述 要求妥善管理微电网内部分布式电源和储能的运行,实现微电网经济、技术 环境效益的最大化。日前经济调度问题是指在对风机岀力、光伏岀力、常规负荷 进行日前(未来24小时)预测基础上,考虑电网侧的分时电价,充分利用微网中 的蓄电池等可调控手段,使微电网运行的经济性最优。 1)经济性评估方案: 若微网中蓄电池不作用,且微网与电网交换功率无约束,在无可再生能源 和可再生能源全额利用两种情况下,分别计算各时段负荷的供电构成(kW) 全天总供电费用(元)和负荷平均购电单价(元/Wh)。 2)最优日前调度方案 若不计蓄电池作用,且微网与电网交换功率无约束,以平均负荷供电单价 最小为日标(允许弃风弃光),分别计算各时段负荷的供电构成(kW)、全天总 供电费用(元)和平均购电单价(元/kWh),分析可再生能源的利用情况 3)最优日前调度方案二 若考虑蓄电池作用,且微网与电网允许交换功率不超过150kW,在可再生 能源全额利用的条件下,以负荷平均供电单价最小为目标,建立优化模型,给 出最优调度方案,包括各时段负荷的供电构成(kW)全天总供电费用(元)和 平均购电单价(元kWh),分析蓄电池参与调节后产生的影响。 4)最优日前调虔方案三 若考虑蓄电池作用,且微网与电网允许交换功率不超过150kW,以负荷供 电成木最小为目标(允许弃风弃光),建立优化模型,给出最优调度方案,包括 各时段负荷供电构成(kW)、全大总供电费用(元)和平均购电单价(元/kwh), 分析可再生能源的利用情况以及蓄电池参与调节后产生的影响。 5)微网中涉及多个利益主体,如用户、电网、可再生能源和蓄电池,利益诉求 具有一定的冲突,在不使任一主体的利益严重受损前提下,试制定科学合理的策 略,使得综合效益达到最优 6)通过上述问题的求解,对微电网日前优化调度的认识,阐明观点和依据。 2.问题的分析 2.1问题1的分析 要求微网中蓄电氾不作用,则为无储能情况,且微网与电网交换功率无约束, 只需考虑可再生能源产生功※以及微网与电网交换的功率。显然,光伏和风机产 能为可再生能源,主网提供的电能为不可再生能源。 2.1.1无可再生能源 微网运行过程中,风机和光伏能源不作用,即为负荷功率全部由主网提供, 消耗电能费用按不同时间段微网从主网购电价格收取。 2.1.2可再生能源全额利用 微网运行过程中,若较负荷所需功率不足,不足部分向主网购买:若剩余, 则剩余部分售卖给主网。由各时段的可再生能源成本、购售电价格计算所得最后 的供电构成以及消耗的费用 2.2问题2的分析 要求平均电荷供电单价最小,即电荷供电成本最低,且允许弃风弃光,同时 平均电荷供电单价是全天微网从主网购买电能的开支以及微网售卖给主网电能 的收入两部分对全天总供电电荷能量的比值,因此要综合考虑各方面因素 为了使总成本最低,我们先将可再生能溟发电的价格分别与各吋段屯网售价 以及购电价格进行对比,将风机、光伏发电划分为全部不弃、全部弃、全部自给 三种情况: 表1可再生能源发电价格与购电价格对比 发电价格小于电网售价 全部不弃 发电价格大于电网购价 全部弃 发电价格大于电网售价但小于电网全部自给(可再生能源只发电用来给负 购价 荷消耗,不发电售卖给电网) 通过上述划分,幣理得到各时段的可再生能源的发电状态,进而求得可再生 能源发电的费用,再通过负荷所需为各项代数和,得到微网与主网各时段的交换 功率,将上述光伏、电机发电,交换功率求和即为全天最低总供电费用 2.3问题3的分析 根据题意,考虑蓄电池作用,微网与单位允许交换功率不超过150kW,可再 生能源全额利用,以负荷平均供电单价最小为∏标,建立非线性规划模型,则需 统筹考虑各种约束条件得到最优调度方案 先从功率方面考虑,显然负荷所消耗的与蓄电池提供的功率之和等于可再生 能源全额利用与交换功率之和,而对于微网和电网交换功率,受约束即存在最大 交换功率。 其次,对于电池而言,存在充放电次数的约束,单位时间内充、放电最大功 率有上下限,且要求在调度周期始未能力状态相等,结合题目给出的初状态,列 出优化方程,计算得到最优调度的各项参数。 由于非线性规划模型求全局最优解较为困难,采用贪心算法对问题进行求解。 2.4问题4的分析 问题4与问题3求解思路在很大程度上相似,步骤存在很多相同部分,所以 我们重点进行不同部分的分析。 与问题3相比,区别在于允许弃风弃光,但仍为非线性规划模型,还是利川 贪心算法求解,但相对问题3会更加繁琐,但结果更优 2.5问题5的分析 微电网涉及多个利益主休,利益诉求存在冲突,在满足电力系统运行四个基 本要求的基础上,用户希望总成本最低,电能质量好;电网希望售电利最大,且 电网稳定性高等;可再生能源发电厂希望尽可能多的赚取利润;蓄电池希望充放 电次数较少,充放电所获利润最大。由此,对其进行全面分析可得到最优的综合 效益。 2.6问题6的分析 微电网日前优化调度对于保障系统供电的靠性可和灵活性、提高电力川户供 电质量、减少环境污染、提高能源利用效率等方面具有重要意义,且微电网实现 了负荷需求侧管理以及可再生能源的最大化利用。影响微电网优化调度的主要因 素是微电网运行维护的经济性,其次是环保性,而采用双冋能量交流的分时电价 运行策略能够冇效地反应市场需求,大大降低微电网的运营成本。也就是说终端 用户不仅能从主网直接购买用电,同时还可以从储能、发电设备中获取可再生清 沽能源,例如光能、风能等。 3.模型的假设与符号说明 3.1模型的假设 (1)题目中所给的预测数据准确无误 (2)假设主网为无穷大电网 (3)不考虑微网中无功功率的平衡 (4)不考虑蓄电池、可再生能源发电对电能质量的影响 (5)忽略网损 3.2符号说明 符号 含义 第个时间段与主网交换的功率() 第个时间段的负荷功率() 第个时间段的风机功率() 第个时间段的光伏功来() 第个吋间段的蓄电池功率() 微网与主网交换的最大功率() 第个时间段风机的最大功率() 第个时间段光伏的最大功率() 第个时间内的蓄电池容量( 全天弃风率 全天弃光率 全天总供电费用(元) 全天微网与电网总交换费用(元) 全天风机发电费用(元) 全天光伏发电费用(元) 全天微网平均成本(元) 第i个时间段的购电价格(元) 第i个时间段的售电价格(元) 第i个时间段的交换价格(元) 风机的发电价格元 光伏的发电价格元 小时 负荷平均购电单价(元 第i个时间段的主网功率状态变量 充电次数 放电次数 4.模型的准备 4.1贪心算法 4.1.1贪心算法的原理 贪心算法(又称贪婪算法)是指,在对问题求解时,总是做出在当前看来 是最好的选择。也就是说,不从整体最优上加以考虑,他所做出的是在某种意 义上的局部最优解 贪心算法不是对所有问题都能得到整体最优解,关键是贪心策眳的选择, 选择的贪心策略必须具备无后效性,即某个状态以前的过程不会影响以后的状 态,只与当前状态有关 贪心算法的基本思路是从问趣的某一个初始解出发一步一步地进行,根据 某个优化测度,每一步都要确保能荻得局部最优解。每一步只考虑一个数据, 他的选取应该满足局部优化的糸件。若下一个数据和部分最优解迕在一起不再 是可行解时,就不把该数据添加到部分解中,直到把所有数据枚举完,或者不 能再添加算法停止。 4.1.2贪心算法的步骤 (1)建立数学模型来描述问题; (2)把求解的问题分成若干个子问题; 3〕对每一子问题求解,得到子问题的局部最优解; (4)把子问题的解局部最优解合成原来解问题的一个解。 5.模型的建立与求解 5.1问题1的模型建立与求解 5.1.1无可再生能源的模型建立与求解 微网中蓄电池不作用,与电网交换功率无约束,且无可再生能源,所以供电 构成 (1) 微网与主网最大交换功率为 购电时 售电时, 出公式(1)得到各时段负荷的供电构成结果,详见附录1,由数据得到图形 如下: 供电构成图 40 主网 220 10 180 16 140 100 40 0102030405060708090100 序号 图1无可再生能源各时段负荷的供电构成图 其中,风机成本、光伏成本为: 由各吋段购电价格不同,得到全天总供电费用; ∑ 平均成本为总供电费用比全天负荷消耗功率: 负荷平均购电单价为全天负荷各时段从电网购买电能的费用之和比全天负 荷各时段购买的屯能: 5.1.2可再生能源的全额利用的模型建立与求解 题中要求可再生能源全额利用: 7 微网中可再生能源全额利用,则若较负荷所需功率不足,不足部分向主网购 买;若剩余,则剩余部分售卖给主网,供电构成 微网与主网最大交换功率为 购电时 () 售电时 由公式(8)及题目所给数据,得到各时段负荷的供电构成结果,详见附录 2,由数据得到图形如下 供电构成图 300 200 0 -100 主网 风机 200 光伏 负荷 70 010 序号 图2可再生能源全额利用各时段负荷的供电构成图 在数据处理过程中,主网提供功率会出现负值,即微网对电网售电。为了 简化接下来的计算过程,我们引入状态变量x以表征微网是售电还是购电,若 售电,则x1=0:若购电,则x1=1。 8 由各时段可再生能源功率不同,负荷功率不同,状态变量不同,购电、售电 价格不同,得到全天总供电费用 平均成本为 负荷平均购电单价: 5.2问题2的模型建立与求解 为使平均负荷供电单价最低,我们先将可再生能源发电的价格分别与各吋段 电网售价以及购电价格进行对比,将风机、光伏发电划分为全部不齐、全部齐、 全部自给三种情况,如下表 表2可再生能源发电价格与购电价格对比 发电价格小于电网售价 全部不弃 发电价格大于电网购价 全部弃 发电价格人于电网售价但小于电网全部自给(可再生能源只发电用来给负 购价 荷消耗,不发电售卖给电网) 根据风机、光伏发电价格以及主网购电、售电价格得到下表

...展开详情
试读 41P 2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf
立即下载 低至0.43元/次 身份认证VIP会员低至7折
    抢沙发
    一个资源只可评论一次,评论内容不能少于5个字
    关注 私信 TA的资源
    上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf 50积分/C币 立即下载
    1/41
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第1页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第2页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第3页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第4页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第5页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第6页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第7页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第8页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第9页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第10页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第11页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第12页
    2017年电工杯优化类微电网调度问题一等奖.pdf第13页

    试读已结束,剩余28页未读...

    50积分/C币 立即下载 >