1. 研究目的与意义
微电网是配电网未来发展的一个重要部分,是智能电网建设中的关键点之―。它能够工作在并网和独立两种模式,是融合分布式电源、储能装置、控制和保护为一体的网络单元,并可与配电网良好地融合。微电网能量管理的主要任务是根据负荷需求信息、天气情况、市场信息以及电网运行信息等,在满足运行条件以及储能等物理设备的电气特性等约束条件下,协调微电网系统内部分布式电源和负荷等模块的工作,优化微电网系统能量的流动和利用,以最小的工作运行成本向用户负荷提供满足需求质量的电能。它不仅能保证短期内对负荷需求电能的实时、可靠地供应,而且可以实现在长期内对能量的优化利用和微电网经济、安全、环境友好的运行。然而,由于微电网中分布式新能源的大量渗透、储能设备的引入以及用户负荷需求多样性的增加,给微电网的能量管理带来了新的问题和挑战。
2. 课题关键问题和重难点
建立微电网模式的新型终端电网,以提升可再生能源利用率,满足个性化用电需求,优化协调源荷时空关系,是当前研究热点之一。其中,有效的能量管理与优化是关键。然而,可再生能源的不确定性因素增加了系统调度的风险,如何适应各种可再生能源出力不确定的工况,实现多元资源良性互动与经济运行能量管理是优化中的研究难点。
在进行鲁棒模型预测控制中,以不变集、线性矩阵不等式理论作基本工具引入研究中,如何更为广泛的描述微电网优化管理方法,则成为设计中一大突出问题。再者,实际工业过程存在不确定环境,总会受到各种不确定性的影响,模型和被控也不可避免地存在失配,如何正确的运用鲁棒模型控制方法和各种不确定因素参数关系也就成为本课题的关键。
3. 国内外研究现状(文献综述)
文献[1]中关于微电网能量优化的相关研究主要包括:建立含多种分布式能源微电网经济运行模型,但模型考虑因素较少,接口较为简单;提出基于动态规划的含储能单元的微电网经济运行调度方法,实现源储协调调度;进一步考虑储能系统与旋转备用的经济调度方法,由于增加了多个系统约束条件,运行调度更逼近于实际系统;此外,考虑机组的可调度性,提出了计及运行成本、环境惩罚的多目标最优调度模型;测试得到了不同的控制策略、电价模型、优化目标下的含纳硫电池储能单元微电网系统经济运行结果。考虑负荷侧的互动,将分布式能源负荷、储能资源作为广义需求侧资源,参与到微电网运行优化框架构建中。然而,上述研究大多并未考虑可再生能源处理的不确定因素,或者直接以确定性的描述方法代替。
文献[2]中鲁棒优化常用于求解不确定模型在最差情况下可得的最优解,其处理方式通常为将模型分为两层或多层,外层根据内层随机变量所决定的最劣解寻找模型最优解。结合鲁棒优化思想,可以发现本文模型可自然地min-max结构分为内外两层。内层通过改变基负荷、生产负荷与风电出力三组随机变量的取值确定可以使关口成本最大化的情况;外层则针对最差情况给出相应的使发用电成本最小的生产计划与火电机组出力。常用的鲁棒线性规划为盒式空间模型,但该决策空间过于保守,所以本文选择解的鲁棒性可控制的模型,用多面体空间代替盒式的决策空间。
文献[3]中模型预测控制亦称预测控制,是一种基于模型的先进控制技术,该算法直接产生于工业过程控制的实际应用,并在与工业应用的紧密结合中不断完善和成熟。模型预测控制对模型精度要求不高,同时却具有较高的控制性能。模型预测控制是一种十分有效的优化控制策略,它弥补了现代控制理论解决复杂对象控制问题时无法避免的不足之处。近年来随着智能控制、PID控制、小波理论、鲁棒控制、混杂系统控制等理论研究领域的不断进步,预测控制理论得到了快速的完善和发展。
4. 研究方案
1、学习鲁棒模型预测控制的基础方法;
2、研究鲁棒模型预测方法在微电网能量优化管理中的应用
方法;
5. 工作计划
第1周根据老师所给的英文资料,进行外文翻译。
第2周查阅文献,根据各文献中对本课题的研究思路,深入了
解本课题研究现状,对研究现状形成文字材料,书写开
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