獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)電源容量?jī)?yōu)化配置研究

程 苒，李 峰，常 湧

(1.廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，廣東 廣州 510080；2.武漢大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢 430072)

0 引言

微電網(wǎng)將多種發(fā)電形式進(jìn)行整合與利用，是充分發(fā)揮分布式電源功能的有效方式。微電網(wǎng)的提出和應(yīng)用使現(xiàn)階段大電網(wǎng)的擴(kuò)張需求得到了有效緩解，也為偏遠(yuǎn)內(nèi)陸地區(qū)的供電問(wèn)題提供了解決方案。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，進(jìn)行微電網(wǎng)的實(shí)際建設(shè)前，需要先在規(guī)劃階段根據(jù)微電網(wǎng)建設(shè)所在地的負(fù)荷水平、地理情況、氣候條件等因素確定微電網(wǎng)中分布式電源的類(lèi)型和容量。因此，電源容量配置作為微電網(wǎng)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，可在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境友好度、供電可靠性等方面為微電網(wǎng)建設(shè)提供參考，具有十分重要的意義[1]。

目前，在獨(dú)立型微電網(wǎng)容量配置方面的研究主要針對(duì)于風(fēng)-光-儲(chǔ)和風(fēng)-光-柴-儲(chǔ)型微電網(wǎng)進(jìn)行，而將小水電納入容量配置的研究相對(duì)較少。在目前已有的含小水電微電網(wǎng)容量配置的研究成果中，文獻(xiàn)[2]針對(duì)小水電與光伏配合為微電網(wǎng)負(fù)荷供電的供電方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，但并未就各電源的容量配置進(jìn)行進(jìn)一步討論；文獻(xiàn)[3]針對(duì)獨(dú)立型水-光-儲(chǔ)微電網(wǎng)，對(duì)以經(jīng)濟(jì)性為單目標(biāo)的容量?jī)?yōu)化方法進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[4]也曾針對(duì)獨(dú)立型水-光-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)，對(duì)以經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益為雙目標(biāo)的容量配置方案進(jìn)行了初步探討。

以上針對(duì)含小水電微電網(wǎng)的研究?jī)H在只考慮經(jīng)濟(jì)性或考慮經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的情況下對(duì)電源容量配置的特定模型進(jìn)行了探討，而微電網(wǎng)電源容量?jī)?yōu)化配置的結(jié)果在很大程度上取決于優(yōu)化模型的選擇，不同優(yōu)化模型對(duì)容量配置結(jié)果造成的差異也應(yīng)當(dāng)被關(guān)注和探究。因此，本文在以上研究工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同優(yōu)化模型對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)電源容量配置結(jié)果的影響進(jìn)行分析，以求為微電網(wǎng)的實(shí)際規(guī)劃和建設(shè)提供參考。針對(duì)獨(dú)立型水-光-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)，在考慮不同優(yōu)化目標(biāo)的前提下，建立不同導(dǎo)向的優(yōu)化模型并進(jìn)行求解，通過(guò)對(duì)電源容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果的分析，探究結(jié)果的差異性及其原因。

1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

綜合考慮到抽水蓄能對(duì)各方面條件的高要求，本文小水電僅考慮帶年調(diào)節(jié)水庫(kù)的小型水力發(fā)電系統(tǒng)。由于水庫(kù)在系統(tǒng)中所發(fā)揮調(diào)節(jié)作用有限，因此，需建設(shè)配有適當(dāng)容量?jī)?chǔ)能裝置的大容量光伏電站[5]。儲(chǔ)能裝置主要用于平滑光伏電站的輸出功率，并轉(zhuǎn)移部分日間電能，使其在光輻照度較小的時(shí)段參與調(diào)峰。此外，為保證供電可靠性，還需設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)作為系統(tǒng)備用電源[6]。

因此，本文所研究微電網(wǎng)系統(tǒng)由小水電、光伏陣列、儲(chǔ)能、柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)荷組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，不與大電網(wǎng)連接。本文在進(jìn)行電源容量配置研究時(shí)，忽略微電網(wǎng)輸電線(xiàn)路阻抗引起的損耗。

圖1 微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topological structure of microgrid to be studied

2 微電網(wǎng)電源容量?jī)?yōu)化配置模型

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文在進(jìn)行電源容量?jī)?yōu)化配置時(shí)主要考慮的評(píng)價(jià)指標(biāo)有：1)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，在計(jì)算時(shí)用系統(tǒng)等年值經(jīng)濟(jì)性費(fèi)用表示；2)環(huán)境效益指標(biāo)，在計(jì)算時(shí)用年污染物排放量表示；3)供電可靠性指標(biāo)，在計(jì)算時(shí)用系統(tǒng)年負(fù)荷缺電量、負(fù)荷缺電率表示。

在進(jìn)行電源容量?jī)?yōu)化配置時(shí)，根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)，將以上指標(biāo)用適當(dāng)形式在模型中進(jìn)行表示，建立不同的優(yōu)化模型。

2.2 優(yōu)化模型

對(duì)于獨(dú)立運(yùn)行的水-光-柴-儲(chǔ)型微電網(wǎng)，在對(duì)電源容量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，以系統(tǒng)等年值費(fèi)用最低為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，在此過(guò)程中，考慮了模型中目標(biāo)函數(shù)和約束條件的4種不同組合情況，分別進(jìn)行描述。

2.2.1 優(yōu)化模型1

在該模型中，只將經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)納入目標(biāo)函數(shù)計(jì)算，環(huán)境效益和供電可靠性則采用約束條件的方式進(jìn)行體現(xiàn)。其中系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)用微電網(wǎng)系統(tǒng)的等年值經(jīng)濟(jì)性費(fèi)用表示，為微電網(wǎng)在一年內(nèi)由于設(shè)備的投資、運(yùn)行維護(hù)和燃料消耗所產(chǎn)生的費(fèi)用[7]。目標(biāo)函數(shù)的具體形式為

minC=minCec=min(Cinv+Cop+Cf)

(1)

式中：C為系統(tǒng)的等年值費(fèi)用；Cec為系統(tǒng)的等年值經(jīng)濟(jì)成本；Cinv、Cop和Cf分別為設(shè)備的等年值投資費(fèi)用、年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和年燃料費(fèi)用。

其具體的計(jì)算方法如下：

式中：n為電源類(lèi)型總數(shù)，本文n=4；Ccy、py和Ny分別為微網(wǎng)中第y類(lèi)電源的單位投資費(fèi)用、單機(jī)容量和配置數(shù)量；Ey,t、Coy和Cfy分別為第y類(lèi)電源在某小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量、與單位發(fā)電量對(duì)應(yīng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和燃料費(fèi)用；F(a,Rpro)為資金恢復(fù)因數(shù)，其具體表達(dá)式為

(5)

式中：Rpro為微電網(wǎng)項(xiàng)目全壽命周期年限；a為固定年利率。

優(yōu)化模型1的約束條件包括各類(lèi)分布式電源的容量約束、蓄電池的充放電約束、調(diào)節(jié)水庫(kù)水量約束、環(huán)保性約束和系統(tǒng)供電可靠性約束。

各類(lèi)分布式電源的容量約束是指由于相應(yīng)地理?xiàng)l件限制，需要對(duì)各類(lèi)分布式電源所允許配置的最大數(shù)量進(jìn)行約束[8]，具體表達(dá)式如下：

0≤Ny≤Ny,max

(6)

式中Ny,max為第y種分布式電源所允許配置的最大數(shù)量。

蓄電池的荷電狀態(tài)(state of charge, SOC)定義為所剩余電量與蓄電池總?cè)萘康谋戎礫9]。經(jīng)驗(yàn)指出，長(zhǎng)期深度放電會(huì)縮短蓄電池壽命，淺放電則會(huì)延長(zhǎng)其壽命[10]。因此，本文通過(guò)蓄電池的充放電約束對(duì)系統(tǒng)內(nèi)蓄電池SOC的變化范圍進(jìn)行限制：

Bmin≤B≤Bmax

(7)

式中：B為SOC值；Bmax、Bmin分別為荷電狀態(tài)所允許的上、下限值。將蓄電池的壽命和使用率納入綜合考慮，本文設(shè)定蓄電池SOC的上、下限值分別為100%和20%。

由于受到自然條件約束，小水電所利用的河流水流量在一年中分別存在枯水期和豐水期。為使調(diào)節(jié)水庫(kù)在枯水期不至于干涸，保證需要時(shí)小水電的出力，同時(shí)保證調(diào)節(jié)水庫(kù)在豐水期的貯水量也不超過(guò)調(diào)節(jié)水庫(kù)的最大庫(kù)容限制[11]，需要對(duì)調(diào)節(jié)水庫(kù)的蓄水量進(jìn)行如下約束：

(8)

式中:Vmin、Vmax分別為調(diào)節(jié)水庫(kù)允許的最低、最高庫(kù)容；V(t0-1) 為t0時(shí)段開(kāi)始前水庫(kù)蓄水量；q(t)、Q(t)、S(t)分別為t時(shí)段水電站的自然來(lái)水量、發(fā)電引流量和水庫(kù)棄水流量。

考慮到燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)污染性氣體CO2、SO2的年排放量進(jìn)行約束：

式中：DCO2、DSO2分別為CO2和SO2的年排放量；DCO2,max、DSO2,max分別為系統(tǒng)允許的最大CO2和SO2的年排放量。

本文采用負(fù)荷失電率(loss power supply probability, LPSP)對(duì)微電網(wǎng)的供電可靠性進(jìn)行約束[12]：

L≤Lset

(11)

式中：L為系統(tǒng)的負(fù)荷失電率；Lset為系統(tǒng)允許的最大負(fù)荷失電率。

LPSP定義為系統(tǒng)在周期內(nèi)總?cè)彪娏颗c總負(fù)荷需求的比值[13]，故系統(tǒng)全年負(fù)荷失電率可表示為

式中：Elps為全年內(nèi)總?cè)彪娏?；Etot為全年內(nèi)總負(fù)荷需求量；Elps,t為第t時(shí)段內(nèi)的缺電量；Eload,t為第t時(shí)段內(nèi)的負(fù)荷需求；Ere,t為第t時(shí)段內(nèi)微電網(wǎng)電源的總發(fā)電功率。

2.2.2 優(yōu)化模型2

該模型將系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益同時(shí)納入目標(biāo)函數(shù)計(jì)算，供電可靠性則采用約束條件的方式進(jìn)行體現(xiàn)：

minC=min(Cec+Cenv)

(15)

式中Cenv為系統(tǒng)的環(huán)境成本。

在環(huán)境效益方面本文主要考慮CO2、SO2氣體的排放[14]，在計(jì)算中通過(guò)引入排放處罰項(xiàng)將污染氣體排放量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)費(fèi)用來(lái)計(jì)算環(huán)境成本[15]：

Cenv=PCO2σCO2Zfuel+PSO2σSO2Zfuel

(16)

式中：σCO2、σSO2為柴油的氣體污染物排放系數(shù)，即平均每單位柴油燃燒而產(chǎn)生的CO2、SO2量；PCO2、PSO2為排放CO2、SO2氣體的每單位處罰收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)；Zfuel為該年內(nèi)微電網(wǎng)柴油發(fā)電所耗柴油量。

優(yōu)化模型2的約束條件包括各類(lèi)分布式電源的容量約束、蓄電池的充放電約束、調(diào)節(jié)水庫(kù)水量約束和系統(tǒng)供電可靠性約束，其表達(dá)方式與模型1中相同。

2.2.3 優(yōu)化模型3

該模型的目標(biāo)函數(shù)同時(shí)考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性，環(huán)境效益則采用約束條件的方式進(jìn)行體現(xiàn)。對(duì)于供電可靠性，在計(jì)算時(shí)以系統(tǒng)年缺電量為評(píng)價(jià)指標(biāo)引入表征供電可靠性的可靠性費(fèi)用[16]，模型的目標(biāo)函數(shù)為

minC=min(Cec+Creb)

(17)

式中Creb為年停電損失費(fèi)用，其具體計(jì)算方法如下：

Creb=ClostElps

(18)

式中Clost為單位缺電量的停電損失費(fèi)用。

優(yōu)化模型3的約束條件包括各類(lèi)分布式電源的容量約束、蓄電池的充放電約束、調(diào)節(jié)水庫(kù)水量約束和環(huán)保性約束，其表達(dá)方式與模型1中相同。

2.2.4 優(yōu)化模型4

該模型的目標(biāo)函數(shù)同時(shí)考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境效益和供電可靠性，模型的目標(biāo)函數(shù)為

minC=min(Cec+Cenv+Creb)

(19)

優(yōu)化模型3的約束條件包括各類(lèi)分布式電源的容量約束、蓄電池的充放電約束和調(diào)節(jié)水庫(kù)水量約束，其表達(dá)方式與模型1中相同。

3 求解方法

粒子群算法具有實(shí)現(xiàn)容易、精度高、收斂速度快的特點(diǎn)[17-18]，在解決非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題時(shí)展示出其優(yōu)越性[19]。在每次迭代中，粒子根據(jù)下式更新速度和位置：

式中：Aid、Xid和Pi分別為第i個(gè)粒子的速度分量、位置分量和個(gè)體極值；Pg為全局極值；ω為慣性權(quán)重系數(shù)；c1、c2為學(xué)習(xí)因子，也稱(chēng)加速因子；r1、r2為[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，其作用是保持粒子群的多樣性。

由于慣性權(quán)重系數(shù)的值與搜索能力有關(guān)，較大的ω對(duì)全局搜索有利，而較小的ω對(duì)局部開(kāi)發(fā)有利，并可加快算法收斂[20-21]。因此，在每次迭代中引入如下自適應(yīng)權(quán)重公式以改善算法的搜索性能：

(22)

式中：ωmax、ωmin為慣性權(quán)重系數(shù)最大、最小值；f為粒子當(dāng)前的適應(yīng)度值；favg、fmin分別為當(dāng)前所有粒子的平均和最小適應(yīng)度值。

為獲取更好的收斂性和更準(zhǔn)確的最優(yōu)解，本文采用自適應(yīng)權(quán)重的粒子群算法對(duì)模型進(jìn)行求解，算法的實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 自適應(yīng)權(quán)重的粒子群算法實(shí)現(xiàn)流程Fig.2 Implementation process of adaptive weighted particle swarm algorithm

4 算例分析

4.1 算例介紹

本文以我國(guó)西部某地區(qū)的一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的水-光-柴-儲(chǔ)型微網(wǎng)系統(tǒng)為計(jì)算實(shí)例，算例中所用到的河水流量、光照、溫度和負(fù)荷數(shù)據(jù)分別來(lái)自當(dāng)?shù)啬承⌒退娬?、光伏電站、氣象局和電力部門(mén)。

算例系統(tǒng)中的年調(diào)節(jié)水庫(kù)建于河流上游7 km處的干流河段上，水庫(kù)正常蓄水位下總庫(kù)容為1.36億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容為0.64億m3，水電站水輪機(jī)水頭為23m；蓄電池初始SOC設(shè)為0.5[22]；柴油機(jī)在投入使用時(shí)采用負(fù)荷跟隨模式。

結(jié)合廠家提供的數(shù)據(jù)，微網(wǎng)中電源的成本參數(shù)如表1所示。

表1 微電網(wǎng)分布式電源成本參數(shù)Table 1 Cost parameters of DG in microgrid

系統(tǒng)中柴油機(jī)污染氣體的排放參數(shù)和治污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。由于微電網(wǎng)規(guī)模較小，故本文在計(jì)算單位缺電量的停電損失費(fèi)用時(shí)，取為居民負(fù)荷的相應(yīng)損失費(fèi)用值2.41元/kW。在對(duì)模型進(jìn)行仿真求解時(shí)，以1 h為仿真步長(zhǎng)，仿真時(shí)長(zhǎng)為1 a。

表2 柴油機(jī)排污參數(shù)Table 2 Sewage disposal parameters of diesel engines

4.2 結(jié)果分析

在使用自適應(yīng)權(quán)重粒子群算法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解時(shí)，通過(guò)100次迭代尋優(yōu)過(guò)程，適應(yīng)度函數(shù)值趨于穩(wěn)定，可得到容量配置的最優(yōu)解。表3中給出了上文中所述4種優(yōu)化模型的求解結(jié)果比較。對(duì)于優(yōu)化模型1和2，系統(tǒng)允許最大負(fù)荷失電率取為0.000 1。

表3 微網(wǎng)電源容量配置結(jié)果對(duì)比Table 3 Comparison of capacity configuration results of microgrid

4.2.1 不同模型優(yōu)化結(jié)果對(duì)比分析

比較表3中的結(jié)果，通過(guò)各模型所得出優(yōu)化配置結(jié)果的差異，分析不同模型對(duì)容量配置的影響：

1) 環(huán)境費(fèi)用納入后的影響分析。

對(duì)比優(yōu)化模型1和2的結(jié)果可知，目標(biāo)函數(shù)中納入了環(huán)境費(fèi)用后，模型2在可再生能源發(fā)電裝機(jī)數(shù)量上有所增加，柴油發(fā)電機(jī)裝機(jī)數(shù)量減少。在一年中，可再生能源的發(fā)電量有所增加，柴油發(fā)電機(jī)年發(fā)電量有一定程度的減少。這是由于環(huán)境費(fèi)用的納入增加了柴油發(fā)電機(jī)的總成本，使得其需要通過(guò)減少發(fā)電量從而降低污染物的排放量，而由于柴油發(fā)電機(jī)功率降低所產(chǎn)生的功率缺額則由可再生能源發(fā)電形式和相應(yīng)的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行補(bǔ)足。

同時(shí)，可知模型1和模型2的等年值總費(fèi)用分別是9.6577×106和9.9918×106元，這說(shuō)明環(huán)境費(fèi)用的納入對(duì)容量配置經(jīng)濟(jì)性的影響較為明顯，其原因是這部分費(fèi)用占系統(tǒng)等年值總費(fèi)用的比例較高。

對(duì)比模型3和4的優(yōu)化結(jié)果同樣可驗(yàn)證以上結(jié)論。

2) 可靠性費(fèi)用納入后的影響分析。

對(duì)比優(yōu)化模型1和優(yōu)化模型3的結(jié)果可知，將可靠性費(fèi)用納入目標(biāo)函數(shù)后，模型3的柴油發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和發(fā)電量有所增加。這是由于柴油發(fā)電機(jī)作為系統(tǒng)中的備用電源，可在可再生能源發(fā)電受自然條件限制無(wú)法滿(mǎn)足供電需求的情況下對(duì)系統(tǒng)中的功率缺額進(jìn)行補(bǔ)足，從而有利于提高系統(tǒng)的供電可靠性。

同時(shí)，可知模型3的等年值總費(fèi)用為9.6665×106元，與模型1相比略有增加，雖然其差值與模型1、2間的差值相比較小，即可靠性費(fèi)用占系統(tǒng)等年值總費(fèi)用的比例與環(huán)境費(fèi)用所占比例相比略低，但其在總體目標(biāo)函數(shù)中的作用仍不應(yīng)被忽視。

對(duì)比模型2和4的優(yōu)化結(jié)果同樣可驗(yàn)證以上兩個(gè)結(jié)論。

3) 總體分析。

綜上所述，可知環(huán)境費(fèi)用和可靠性費(fèi)用納入模型的目標(biāo)函數(shù)后，微電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)保性和供電可靠性的要求有所提高。對(duì)環(huán)保性的要求通過(guò)增加可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量、減少柴油發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和發(fā)電量來(lái)實(shí)現(xiàn)；而對(duì)系統(tǒng)供電可靠性的要求則主要通過(guò)增加系統(tǒng)中的備用電源柴油發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量和年發(fā)電量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

同時(shí)，通過(guò)分析可知經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境效益和供電可靠性3個(gè)指標(biāo)之間存在著一定的聯(lián)系、沖突和制約關(guān)系。即當(dāng)將環(huán)境效益納入考量后，需要通過(guò)降低柴油機(jī)容量和發(fā)電量、增加可再生能源容量和發(fā)電量來(lái)實(shí)現(xiàn)，其在柴油機(jī)方面減少的費(fèi)用與其他電源增加的費(fèi)用之間有一個(gè)相對(duì)的關(guān)系；而將供電可靠性納入考量后，供電可靠性指標(biāo)的提高需要通過(guò)增加系統(tǒng)裝機(jī)容量和發(fā)電量來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就增加了系統(tǒng)的等年值總費(fèi)用，從而造成經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的下降。

4.2.2 優(yōu)化配置下微電網(wǎng)運(yùn)行情況分析

為進(jìn)一步明確微電網(wǎng)在仿真周期中的運(yùn)行情況，以?xún)?yōu)化模型4的仿真結(jié)果為例，對(duì)微電網(wǎng)在一年中的運(yùn)行情況進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。在優(yōu)化模型4的結(jié)果中，微電網(wǎng)光伏陣列的裝機(jī)容量為11 259 kW，水電站裝機(jī)容量為4 000 kW，蓄電池裝機(jī)容量為5 200.8 kW·h，柴油發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量為5 840 kW。

微電網(wǎng)系統(tǒng)中蓄電池在一年中的充放電功率如圖3所示。由圖可見(jiàn)，由于光伏陣列的出力具有較大不確定性和隨機(jī)性，所以在仿真周期內(nèi)蓄電池需要通過(guò)不斷地充放電來(lái)平滑光儲(chǔ)電站的出力，以求減少光伏發(fā)電不確定性對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊。

圖3 蓄電池功率曲線(xiàn)Fig.3 Power curve of batteries

為進(jìn)一步分析蓄電池的工作情況和各類(lèi)分布式電源的配合情況，取第137、138和139天的數(shù)據(jù)進(jìn)一步說(shuō)明。通過(guò)對(duì)一天中光伏陣列預(yù)測(cè)出力進(jìn)行二次擬合得到光伏陣列參考出力曲線(xiàn)，在仿真運(yùn)行過(guò)程中，每一時(shí)段系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置遵循能量管理策略，通過(guò)充放電盡可能平抑光伏陣列實(shí)際出力與參考出力間的差值波動(dòng)，由此得到光儲(chǔ)聯(lián)合實(shí)際出力曲線(xiàn)，以上3種出力曲線(xiàn)如圖4所示。

圖4 某3天光伏電站出力曲線(xiàn)Fig.4 Output curve of PV station in a 3-day period

由圖 4 可見(jiàn)，由于太陽(yáng)能資源的隨機(jī)性，光伏預(yù)測(cè)出力在一天中波動(dòng)較大，但在系統(tǒng)中儲(chǔ)能裝置的作用下，光儲(chǔ)聯(lián)合出力能盡量隨參考出力變化，有效減小了光伏出力的波動(dòng)性和對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊；此外，在某些自然日中，當(dāng)傍晚光照強(qiáng)度減小為0時(shí)，儲(chǔ)能裝置可通過(guò)放電使光儲(chǔ)聯(lián)合出力平穩(wěn)降低，并在一定程度上延長(zhǎng)光伏電站的出力時(shí)間，但由于篇幅限制，這一結(jié)論在圖中未予以顯示。

同樣，在仿真周期內(nèi)第137、138和139天，微電網(wǎng)中光儲(chǔ)電站、水電站和柴油發(fā)電機(jī)的出力如圖5所示。

圖5 某3天各電源出力曲線(xiàn)Fig.5 Output curve of each type of DG in a 3-day period

由圖5可知，光伏通過(guò)與儲(chǔ)能裝置間的配合使出力波動(dòng)性減小，主要在日間發(fā)電，日間小水電出力較少，使得來(lái)水量在一定程度上得到儲(chǔ)存；而夜間由于光照強(qiáng)度為0，系統(tǒng)負(fù)荷主要通過(guò)小水電得到滿(mǎn)足；當(dāng)光儲(chǔ)電站和小水電所提供的電能不能滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷需求時(shí)，由柴油發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)足，以保證系統(tǒng)的供電可靠性。

綜上所述，可知在文中所提出的電源容量配置和各種分布式電源的協(xié)調(diào)發(fā)電下，微網(wǎng)系統(tǒng)可有序運(yùn)行，保證了系統(tǒng)的供電可靠性，也驗(yàn)證了本文所提出方案的正確性和可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)獨(dú)立型水-光-柴-儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)考慮不同的優(yōu)化目標(biāo)，建立了不同導(dǎo)向的容量?jī)?yōu)化配置模型。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行實(shí)例求解的結(jié)果分析，研究了微電網(wǎng)電源容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果的差異性及其原因，論證了環(huán)境費(fèi)用和供電可靠性費(fèi)用納入目標(biāo)函數(shù)后對(duì)容量配置結(jié)果及系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響；并分析了容量?jī)?yōu)化配置下微電網(wǎng)的運(yùn)行情況，驗(yàn)證了所提出模型的可靠性。