吴新华;赵兴勇;贾燕冰;陈浩宇;赵钰彬
【摘 要】配置光伏、风机、储能等微电源的容量是微电网设计规划阶段的主要任务.针对电动汽车大规模接入后的并网型微电网优化配置,以经济性为目标,提出了一种并网型微电网的商业运营模式.结合电动汽车不同的管理模式,设计了一种分级式能量调度策略.在此基础上建立了综合考虑微电网经济性和可靠性的风/光/储容量优化配置模型,采用带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解.通过算例分析,得出电动汽车不同管理模式下的微电源容量配置结果.对比两种结果,得出考虑有序充放电的电动汽车入网,减少了微电网的储能配置,降低了微电网整体的投资效益,提高了微电网用户的利益与供电可靠性.%In design and planning stage of micro-grid the primary mission is to allocate the capacities of PV power system,wind power system and energy storage system.Aiming at the optimal configuration of grid-connected microgrid after the large-scale access of electric motorcar,a commercial operation mode of grid-connected microgrid was proposed with economy as the goal.According to the different management modes of electric vehicles,a hierarchical energy scheduling strategy was desig
ned.On this basis,an optimal model for capacity allocation of wind power/PV power/storage systems was established in consideration of the economy and reliability of the microgrid and it was solved by the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-Ⅱ) with elite strategy.The allocation results of micro-power capacity in different management modes of electric vehicles were obtainedthrough numerical example analysis.In comparison of the two results,it can be concluded that the electric vehicles with ordered charge and discharge network can reduce the energy storage allocation of the microgrid,reduce the overall investment benefit of the microgrid,and improve the users' benefits in the microgrid and power distribution reliability.
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】2018(040)001
【总页数】4页(P36-39)
【关键词】微电网;电动汽车;容量配置;多目标优化;非支配排序遗传算法
【作 者】吴新华;赵兴勇;贾燕冰;陈浩宇;赵钰彬
【作者单位】山西大学电力工程系,山西太原030013;山西大学电力工程系,山西太原030013;太原理工大学,山西太原030013;山西大学电力工程系,山西太原030013;山西大学电力工程系,山西太原030013
【正文语种】中 文
【中图分类】TM73
0 引 言
微电网中光伏、风机等新能源具有输出功率不确定的特性，要使得微电网能够安全稳定运行，合理协调配置风光储的容量成了微电网规划阶段主要问题之一。同时，越来越多的电动汽车接入电网，电动汽车既能充电也能放电，可以作为一种移动储能设备考虑，因而在研究微电网的容量配置过程中，考虑电动汽车的接入造成的影响成为一种趋势[1]。
并网型微电网的容量优化配置的研究有了一些成果。文献[2]以风光储并网型为例，从用户的
最大效益出发，分析了不同自平衡能力下的优化配置方案，但未考虑联络线功率约束。文献[3]28-32以经济性、可靠性为目标，得出了最优配置模型，但未考虑电动汽车。
针对含电动汽车的微电网，考虑电动汽车不同的管理模式，研究微电源的容量优化配置。首先借鉴电力市场改革，提出了一种微电网运营模式，为了提高微电网的经济可靠性，设计了一种分级式能量管理策略；其次建立了光、风、蓄以及不同管理模式下的电动汽车的模型，在此基础上，以可再生能源的容量、蓄电池运行及微电网友好接入为约束条件，微电网的经济性和可靠性为目标函数，建立了容量优化配置模型，采用NSGA-II进行优化求解；最后利用仿真算例，对方案的有效性进行了验证。
1 微电源模型
1.1 风光出力模型
风机机组输出功率由于风速的不确定性表现出很大的波动性。但是风速符合一定的统计规律，可以通过风速的概率特性来模拟得出风机的输出功率[4]。光伏组件的输出功率与光强度与温度有关，具有很大的随机性[5]。光伏电池输出功率如下：
天津电动汽车
PPV=NPVAmGηG
(1)
式中：NPV表示光伏电池块数;Am表示光伏电池面积大小;G表示太阳辐射强度。
1.2 电动汽车模型
电动汽车无序充电是指电动汽车只作为充电负荷，并且在何时充电完全取决于用户的充电习惯；有序充放电是指电动汽车既可以充电又可以放电，在微电网负荷低谷时，电动汽车作为充电负荷来储存电能，在用电高峰时将储存的电能释放出来 [6]。
在建立电动汽车状态模型时，根据美国交通部对美国家用车辆的调查结果，采用蒙特卡洛仿真，可得： 一天中，当N=300时，无序充电和有序充放电下电动汽车充放电负荷曲线,如图1、图2所示。
图1 无序模式下的日负荷曲线
图2 有序充放电模式下的日负荷曲线
1.3 蓄电池模型
设定蓄电池在整个充放电过程中端电压基本保持不变。充放电模型均可以采用SOC表示[7]。
充电时满足：
∀t
(2)
放电时满足：
∀t
(3)
式中：分别表示的是蓄电池t时段的充放电功率;ηc、ηd分别表示的是t时段蓄电池的充放电效率。
2 微电网微源优化配置模型
2.1 目标函数模型
2.1.1 微电网的商业运营模式
微电网运营模式会影响到微电网的收益计算方法，因此在进行容量配置之前需确定其运营模式。结合我国当前现状，微电网可能发展出两种盈利模式：微电网形成售电主体和微电网组成虚拟运营商的运营模式[8]。本文采用下面提出的运营模式:即建立微电网为主体的“售电公司”，通过售电以及与电网之间的购售差值获得收益。
2.1.2 分级式能量管理策略
提出了一种分级式能量管理策略，遵循以下原则：发电侧优先使用新能源；受电侧首先满足原始负荷；对蓄电池充放电可利用峰谷电价差进行调控(低谷充，高峰放)。具体策略如下：
(1)电动汽车不参与调度：当微电网供大于求，首先满足负荷需求，其次给蓄电池充电，然后再将剩余的电量售给配电网。当微电网供小于求时，在低谷电价时由配电网对负荷供电；在高峰电价时由蓄电池给负荷供电。
(2)电动汽车参与调度：在低谷电价时，电动汽车只作为充电负荷，因此首先考虑新能源是否能够满足负荷需求，如果不能，从配电网中购电来满足；在高峰电价时，电动汽车作为电源考虑，首先由新能源给原始负荷供电，剩余的净负荷再由电动汽车和蓄电池依次供电。
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