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海域微电网优化配置与调度

海域微电网优化配置与调度

介绍海域可再生能源和海域微电网的特性,辅助海域微电网的规划和调度
  • 字数: 275千字
  • 装帧: 简装
  • 出版社: 清华大学出版社
  • 作者: 刘宏达 著
  • 出版日期: 2019-09-01
  • 商品条码: 9787302531180
  • 版次: 1
  • 开本: 其他
  • 页数: 0
  • 出版年份: 2019
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《海域微电网优化配置与调度》一书,结合作者近年来在海域可再生能源利用、海岛微电网规划等方面的研究,描述海域可再生能源和海域微电网的特性,介绍相关的设计流程和方法、相关优化技术等。作为本领域少有的技术专著,在海域为电话的调度和规划方面,将为读者提供借鉴和参考。
内容简介
全书主要介绍海域微电网,尤其是远离内陆的海域微电网的优化配置和调度方法。首先,介绍波浪能、潮流能、海上风能和海上光伏、海水淡化等多种海域可再生能源/特有电力负荷的电力特性及数学模型。然后,针对海域微电网的可再生能源高渗透、可再生能源发电装置出力的强随机性的特点,介绍多种可计及并处理这种随机性的潮流算法和优化技术。最后,通过不同需求场景下的案例,介绍海域微电网多能源集成的优化配置问题或优化调度问题的数学模型、解决思路和优化流程。 本书适合关注海洋能源开发的读者使用; 同时可供从事微电网和可再生发电集成的电气工程师或教育工作者,以及电气类高年级本科生和研究生使用。
作者简介
"·工作简历: 1998年7月年工作以来,历任讲师、副教授,2005年任电气工程研究所副所长。自动控制专业学士、电力系统及其自动化专业硕士、控制理论与控制工程专业博士学位,2008年进入核科学技术博士后流动站。 ·研究领域: 分布式发电系统的分析与管理、微网科学构建与能量管理、绿色船舶发电、大型船舶及IPS的复杂电力系统分析、新能源融入后电力系统的管理与控制研究。 ·学术兼职: 中国电工技术学会高级会员、IEEE Member、国家及北京市自然科学基金项目评议专家 ·论著: 发表论文40多篇,其中SCI/EI检索35篇,包括仪器仪表学报、东南大学学报、船舶工程、IEEE IECON工业电子协会学术年会、IEEE CEC进化计算年会、APPEEC亚太电力与能源等期刊和国际会议。 ·译著: 《Modern Power System》 清华大学出版社 《Modern Optimization Techniques with Applications in Electric Power Systems》机械工业出版社"
目录
第1章绪论 1.1海域电网概述 1.2微电网规划与调度研究的研究意义 1.3海岛微电网的研究现状 1.4海岛微电网规划的研究现状 1.5海岛微电网电力调度的研究现状 1.6本书主要内容 参考文献 第2章海域可再生能源的发电特性和模型 2.1波浪能发电 2.2海域光伏发电 2.2.1光伏电池的分类 2.2.2光伏电池的工作原理 2.2.3光伏电池的主要特性 2.2.4光伏发电功率模型 2.3海域风力发电 2.3.1风力发电机分类及结构 2.3.2风力发电机的工作原理 2.3.3风力发电机的输出特性 2.3.4风机的发电功率模型 2.4储能单元 2.4.1蓄电池 2.4.2超级电容器 2.4.3抽水蓄能技术 2.4.4飞轮储能技术 2.4.5超导磁储能技术 2.4.6压缩空气储能技术 参考文献 第3章海域微电网电源优化配置与调度中的理论基础 3.1海域建设微电网的特殊性和模型的修正 3.1.1光照强度的修正模型 3.1.2风速的修正模型 3.2基于BP神经网络的预测算法 3.2.1BP神经网络原理 3.2.2BP神经网络在短期风电输出功率预测中的应用 3.2.3BP神经网络短期负荷和风电功率预测实例研究 3.3概率性潮流算法 3.3.12m+1法简介 3.3.2计算方法及实现 3.4基于Pareto的多目标粒子群算法 3.4.1Pareto多目标决策的简介 3.4.2Pareto多目标决策的基本定义 3.4.3基于Pareto的多目标粒子群算法 3.4.4测试函数 3.5时序准稳态仿真法 3.6基于小生境技术的多目标粒子群(MOPSO)算法 3.7基于模糊理论的推荐折中解的求取方法 参考文献 第4章基于二元混合储能的海岛微电网的优化配置 4.1任务背景概述 4.1.1微电网结构 4.1.2二元混合储能的评价指标和目标函数 4.1.3容量配置中的约束条件 4.2优化配置的基础模型 4.2.1充电情况 4.2.2放电情况 4.3容量优化的评价指标 4.3.1系统可靠性指标 4.3.2能量利用率指标 4.3.3系统经济性指标 4.3.4容量配置中的约束条件 4.4算例分析 4.4.1设计对象和计算环境介绍 4.4.2系统组件参数 4.4.3海岛自然资源及负荷的概况 4.4.4设计计算与结果分析 参考文献 第5章基于概率潮流算法(点估法)的海岛微电网电源的优化配置 5.1任务背景概述 5.2风/柴/储独立微电网的DG(分布式电源)的优化 5.2.1待优化变量及编码方式 5.2.2目标函数的建立 5.2.3约束条件 5.3点估法在DG优化选址与定容中的使用 5.3.1微电网中DG最优接入的电源规划流程 5.3.2优化案例 5.4算例结果与分析 参考文献 第6章主动重构思想在海岛微电网优化调度中的运用 6.1微电网的调度手段浅析 6.2主动重构思想在微电网调度中的可用方向 6.2.1可丰富传统调度手段的广义重构思想概述 6.2.2功能性重构思想的介绍 6.2.3结构性重构思想的介绍 6.3应用案例介绍 6.3.1标准测试馈线系统 6.3.2修改后的测试馈线系统 6.3.3海岛微电网的配置 6.4主动重构思想的应用验证 6.4.1多功能并网逆变器的运行原理和控制策略 6.4.2海岛功能重构多功能并网逆变器的应用 参考文献 第7章计及可再生能源融入的电力系统安全约束经济调度 7.1电力系统经济调度的发展 7.2日前调度和超短期调度 7.3电力系统安全约束经济调度求解 7.3.1电力系统调度的求解方法 7.3.2电力系统调度的数学模型 7.3.3调度模型的简化 7.4灵敏度因子在电力系统经济调度中的应用 7.4.1灵敏度因子理论 7.4.2求解灵敏度因子 7.5电力系统日前调度和超短期调度研究 7.5.1预测调度的总体方案研究 7.5.2基于粒子群算法的日前预测调度研究 7.6超短期安全约束经济调度研究 7.6.1超短期调度介绍 7.6.2Yalmip工具包简介 7.7双层滚动预测调度方法 参考文献 第8章考虑分布式电源随机性的海岛微电网优化调度研究 8.1可再生能源随机性问题的处理方法 8.2可再生能源随机性分析 8.3考虑预测误差的可再生能源场景生成与缩减 8.3.1可再生能源发电功率场景集的生成 8.3.2可再生能源发电功率场景集的削减 8.4海岛微电网的优化调度模型 8.4.1目标函数 8.4.2约束条件 8.4.3模型求解流程 8.5仿真结果及分析 8.5.1算例介绍 8.5.2不同场景集的生成与削减 8.5.3考虑分布式电源随机性的海岛微电网优化调度 参考文献 第9章基于机会约束模型(CCPM)的海岛微电网优化调度研究 9.1不确定规划理论 9.2基于CCPM的优化调度建模 9.2.1不确定性变量的选择 9.2.2优化调度问题中不确定性因素模型分析 9.2.3规划模型的选择 9.2.4离网模式的日前调度模型 9.2.5并网模式的日前调度模型 9.3机会约束条件转换确定性条件 9.4算例优化结果及分析 9.4.1算例场景及数据 9.4.2优化结果及分析 参考文献 第10章基于双层多目标算法的DG最优接入研究 10.1基于点估法的五点法离散风速分布 10.2基于功率敏感节点辨识的DG优化配置 10.2.1功率敏感节点的介绍及对配电网的影响 10.2.2基于小世界理论的功率敏感节点辨识方法 10.2.3基于功率敏感节点辨识的DG优化实例研究 10.3基于五点法的30节点电网DG优化接入 10.3.1优化变量的选取及其编码方式 10.3.2优化目标函数的建立 10.3.3优化问题中的约束条件 10.4双层MOPSO(多目标粒子群算法)优化算法 10.5优化结果及分析 10.5.1基于五点法的优化结果 10.5.2基于模糊理论确定推荐折中解 参考文献 第11章基于经济性与可靠性分析的DG优化研究 11.1基于经济性与可靠性分析的DG优化问题概述 11.1.1优化变量及目标函数 11.1.2优化过程中的约束条件 11.2基于经济性与可靠性分析的DG选址与定容优化算法 11.3基于优化结果的序贯蒙特卡洛法确定推荐折中解 11.4优化结果及分析 11.4.1基于可靠性分析确定推荐的折中解 11.4.2应用模糊理论及可靠性分析确定推荐折中解 11.4.3仿真时段内传统机组出力及储能装置充放电情况 参考文献 附录A
摘要
海岛及其周围海域蕴藏着丰富的渔业、石油、旅游、港口和矿产资源,海岛开发具有非常重要的经济和战略意义。因此,近年来海岛的生态保护与可持续开发成为关注的热点。在海岛或海上平台运用日臻完善的风能、太阳能、潮流能、波浪能等可再生能源发电技术,可以有效降低对常规能源和柴油发电的依赖。在此背景下,以新能源为主的海岛微电网系统应运而生。有关国家都在积极研究和建设海岛微电网,其技术装备水平、装机规模均不断提升。 我国海岛众多,岛、礁、滩、沙总量超过1万座。我国已经建设了多个不同规模和不同类型的海岛微电网示范工程。作为一种含多种可再生能源的集成技术,海岛微电网有着广泛的应用前景。部分海岛电网已初具智能电网甚至智能社区的雏形。寻找基于可再生能源利用的海岛能源供给方案,充分利用海洋可再生能源是解决海岛可持续发展、建设生态海岛的关键。有效利用海岛清洁能源,并将其转换为电力、储能、淡水、交通动力等复合资源,建立能独立平稳运行的海岛综合能量供给系统,将对维护国家主权领土完整及最大限度开发利用远洋海岛群的自然资源提供有力的能源保障,并有效促进当地经济发展,推进国家远洋海岛海洋战略的实施。 因为海域可再生能源的发电特性异于陆地,所以海岛微电网在规划设计上有其自身特点。在海域可再生能源方面,例如,海面上光照充足并且无遮挡物,可以最大限度地利用太阳能; 此外,由于水的蒸发冷却作用,安装在水面上的光伏系统受益于明显较低的环境温度,与地面安装相比,其实际性能具有一定的优势。这种优势虽然似乎因许多变量而异,但研究普遍认为,海上光伏的产出会多于陆地10%~20%; 海上的风力变化也相对较小; 波浪能和潮流能更有其特殊性和伴随着周期的随机性。此外,因受陆地大电网的连接成本、燃油运输成本等因素的制约,海岛微电网的可再生能源渗透率会明显高于陆地。 本书结合作者近年来在海域可再生能源利用、海岛微电网规划等方面的研究工作,描述海域可再生能源和海域微电网的特性,介绍相关的设计流程和方法、相关优化技术等内容。本书目的是抛砖引玉,呈现海洋可再生能源特性,为读者提供可借鉴的多种海域微电网在规划和调度方面的建模和优化技术。同时,为进行可再生能源高渗透研究的工作人员提供一定的参考。 全书共分11章。第1章主要概述海岛微电网规划与调度的背景与现状。第2章主要介绍海域微电网可再生能源的发电特性和模型。第3章主要介绍海域微电网电源与调度优化中要用到的一些方法的基础知识。第4章介绍海岛微电网的二元储能装置的容量优化配置。第5章主要探讨基于概率潮流算法的海岛微电网电源的优化定容与选址。第6~9章主要介绍电力优化调度,其中,第6章重点介绍主动重构技术在改变微电网运行方面的可能性; 第7章介绍计及安全约束的电力调度技术; 第8、9章主要利用场景法和不确定理论探讨海域微电网的不确定性调度问题。第10、11章分别从双层优化和融入可靠性指标两个方面介绍相关处理方法。 作者 2019年5月

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