基于含分布式电源的微电网特性系统功能研究

董寿菲　薛莉　李晋　李红梅　牟哲

摘要：本文在深入研究微电网特点的基础上，介绍了含分布式电源系统的研究情况，分析了系统开发完成的多个实用功能。

关键词：分布式电源；微电网；规划

1引言

随着传统煤炭、石油等化石能源的逐渐枯竭，环境问题的日益突出，分布式电源作为一种新兴能源，具有能源利用率高、污染小、可靠性高等优点，由其组成的微电网系统被广泛认为是解决能源、环境问题的有效方案。因此亟需一套含分布式电源的微电网规划系统软件，提供包括数据预测、结构设计、方案设计、权重分析以及方案优化等一系列实用化功能，对分布式电源搭建微电网的系统情况进行定量分析，确定优化方案，进而分析规划方案的技术合理性和方案预期收益。

2含分布式电源的微电网规划系统的结构和功能

2.1系统结构

含分布式电源的微电网规划系统是根据微电网系统优化规划的需求，考虑各功能模块间的相互关系，将系统划分为以下几个功能模块：数据预测模块、设备库管理模块、优化规划模块和结果展现模块。系统应用结构构如图1所示。通过后台统一数据库，为整个系统提供了数据操作的基础支持，各功能模块在数据库的基础上，建立了数据预测模块、设备库管理模块、优化规划模块以及结果展现模块，实现了微电网的优化规划流程；展现同时提供了一个友好的人机交互界面，为系统和用户间的信息交换提供了媒介。下面将主要对各模块的功能进行介绍。

2.2数据预测

数据预测模块功能主要实现微电网系统优化规划计算所需要的分布式能源数据和负荷数据。其中，分布式能源数据包括光照和风速数据，负荷数据包括首要负荷数据和可延迟负荷数据。数据预测根据光照、风速的概率分布函数通过马尔科夫状态转移概率矩阵仿真模拟生成全年的分布式能源数据。负荷数据的处理借鉴了HOMER软件的处理方式，根据输入的典型日数据，考虑负荷增长率以及季节性加入随机波动，扩展成全年的负荷数据。

2.3设备库管理

设备库管理模块主要功能是将微电网中的各类型设备建立库，实现元件库管理，将典型类型、使用频率高、历史数据等信息存储下来，为用户操作提供了便利，提高使用效率。

用户也可根据实际使用需求，自定义设备类型和参数。若当前元件库中设备不能满足用户需求，可通过设备库的编辑操作，创建新设备，自定义设备参数，在设备库中增加对应的设备类型。

2.4优化规划

优化规划模块是系统的核心模块。系统可在选定的多目标和约束条件下，进行规划方案优化设计，制定出符合需求的微电网系统建设性方案，并从经济、技术、排放、调度运营以及可靠性等方面评价方案可行性，对微电网规划建设起到了指导作用。此模块包括微电网结构设计、工程数据管理、控制策略设定以及优化规划方案。

微电网结构设计功能主要是根据微电网系统的设计需求选择微电网系统的电源、负荷类型和微网的运行方式，系统自动生成微电网系统结构。

工程数据管理功能主要是实现分布式电源和负荷数据的管理，以及设备参数的管理更新。系统支持两种方式获取风速、光照和负荷数据，一是直接从文件中获取已有的实际全年数据；二是根据数据预测模块来获得全年数据。

控制策略设定功能主要是设定微电网系统的控制策略、优化目标、設定系统约束和经济排污参数。系统提供多种控制策略，同时支持自定义控制策略。设定一个或多个优化规划目标，并根据实际需求设定系统的约束条件。

优化规划方案功能在上述三个功能运行基础上，通过对微电网系统进行稳态模拟，生成多种系统规划设计方案，同时提供可靠的方案分析，从而有助于用户选定真正所需的最终设计方案。

2.5结果展现

结果展现模块主要功能是通过图形或表格形式将优化结果展现出来，并对设计结果独立微网建设方案进行编辑和对比分析等。此模块包括计算结果管理、数据可视化展现、方案综合评估、方案评价、方案比对和方案权重分析。

此模块可对规划设计出的方案进行现金汇总图表，现金流统计图，电力负荷统计图，光伏、风机、柴油发电机、逆变器、蓄电池发电统计数据图表以及全年数据统计图的查看。支持方案复制、方案排序、方案修改、方案删除以及方案导出等。同时具备三维和二维的可视化展现。系统提供放大、缩小、旋转以及导出等操作，便于用户操作，最大化满足用户实际需求。

3结论本文介绍了微电网规划系统的应用结构以及软件功能，建立了微电网系统的规划设计模型，实现了原始数据分析、分布式电源规划等更完整的微电网规划设计功能。系统不仅能够用于微电网的规划设计，还能用于对已建成微电网工程的后评估，为指导微电网建设提供科学依据。

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