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图1 独立微网系统结构
Fig. 1 Structure of a stand-alone microgrid system
风力发电和光伏发电只有设备自身成本和运行维护成本,且不会产生任何污染,是理想的绿色环保能源,因此以风力发电机和光伏阵列作为系统主要电源向负荷供电。但考虑到其发电量受天气影响较大,具有显著的间歇性和随机性特点,因此需要备用电源,以保证系统供电可靠性。柴油发电机因其灵活、便捷、可靠的特点,可以很好地满足备用电源要求。同时采用蓄电池作为储能设备,在风光发电量大于负荷时存储多余能量,在风光发电量不足时放出存储能量,在系统中起“削峰补谷”的调节作用。由风光柴蓄组成的独立微网系统可以经济可靠地为孤立海岛供电。
在本文的系统模型中,忽略了交直流变换的损耗和输配电线路的损耗。
1.2 系统元件模型
1.2.1 风力发电机模型
本文根据风力发电机离散功率曲线,采用拉格朗日三次差值法来计算输出功率。
PW=∑n=1NPnln(v)PW=∑n=1NPnln(v) (1)
式中:PW为风力发电机实际输出功率;Pn为风机离散功率曲线上给定点n的功率,共有N个点;v为平均风速;ln( )为插值函数。
1.2.2 光伏阵列模型
光伏阵列实际输出功率计算公式为
PPV=YPVfPVGTGT,STCPPV=YPVfPVGTGT,STC (2)
式中:PPV为光伏阵列实际输出功率;YPV为光伏阵列额定输出功率;fPV为减损系数;GT为照射到光伏板上的辐射量;GT,STC为标准测试条件下的辐
射量。
1.2.3 柴油发电机模型
柴油发电机的燃料消耗量是其输出功率的线性函数,即
F=F0⋅Ygen+F1⋅PgenF=F0⋅Ygen+F1⋅Pgen (3)
式中:F为燃料消耗率;F0为截距系数;F1为斜率;Ygen为柴油发电机额定功率;Pgen为实际输出功率。
柴油发电机运行功率约束为
lmin≤PgenYgen≤1lmin≤PgenYgen≤1 (4)
式中lmin为柴油机最小负载率。
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