基于策略驱动的混合能源微电网动态调度.pdf

摘要

自2020年9月我国明确提出要在2030年和2060年分别达到“碳达峰”与“碳

中和”的目标，意味着我国的电力系统迫切需要向新型电力系统转型，微电网是当前

一种具有较强灵活性的能量管理单元，并且是目前比较友好的发配电系统，在能源互

联网中扮演着非常重要的纽带角色，其作用无法替代。由于风、光电等新能源的不可

调节性以及出力的不确定性，大大降低了电网的灵活性，且其分布式的属性也增加了

电网调度控制的复杂性。当前分布式电源的类型越来越多，混合能源微电网的调度问

题属于高维度、多变量、多约束的问题，其调度运行控制优化的研究也受到了越来越

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广泛的关注。针对风光气蓄混合型微电网调度控制普遍存在的一些问题，本文提出

如下研究内容：

首先，综合考虑混合能源微电网基本结构，分别研究光伏发电、风电机组、微型

燃气轮机、蓄电池、燃料电池等发电系统基本原理及数学模型，建立混合能源微电网

运行结构模型；基于功率平衡、输出功率限值、爬坡速率、旋转备用容量、蓄电池运

行等约束条件，建立电网运行风险系数、经济运行成本、污染物环境整治成本为目标

的多目标优化模型；在成功经验和专家知识的基础上，结合调度激励机制构建基于策

略驱动的混合能源微电网动态经济调度模型。

Non-dominated

其次，提出了一种基于分解约束的二代非支配排序遗传算法（

SortingGeneticAlgorithmNSGA-ⅡDecompositionConstrainedNSGA-II

，）优化算法（，

DC-NSGA-Ⅱ），借助多目标分解技术对目标空间进行分解，得到若干个均匀的子空

间，增强解的多样性；融入Pareto支配，为避免过度依赖参考点，分阶段在每个子空

间内基于最小距离和锦标赛选择解，在生成新解的过程中加入了惩罚因子，保证目标

与约束之间的平衡，保护靠近可行域且在边界稀疏区域的的非可行解，得到的新解能

够使上一代的最优解特性得到充分保留，提高种群的分布性；采用测试函数对经典算

法与所提算法进行比较，验证本研究所提出的算法能够有效改善解集的多样性以及收

敛性。

I

最后，利用本文提出的DC-NSGA-Ⅱ算法求解实例风-光-气-蓄混合型微电网模型，

获取目标条件下的微电网下各微电源的出力计划，结合基于策略驱动的调度控制方法

（Strategy-drivenDynamicDispatch，SDD）与传统调度策略控制方法（Traditional

DynamicDispatch，TDD）进行经济调度成本的求解对比，验证本文所提的调度控制

方法能够综合考虑峰谷电价，调节储能单元与外部电网功率互补，优化电源出力，验

证其控制策略的合理性及算法的有效性。

关键词：微电网，动态调度，多目标优化，DC-NSGA-Ⅱ算法，策略驱动

II

DynamicSchedulingofHybridEnergyMicrogridBasedon

Strategy-driven

Abstract

SinceSeptember2020,Chinahasputforwardthegoalsofcarbonpeakin2030and

carbonneutralityin2060explicitly,whichmeansthatChinaspowersystemurgently

needstobetransformedintoanewpowersystem.Micro-gridisakindofenergy

managementunitwithstrongflexibilityandafriendlypowergenerationand