I混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的經(jīng)濟(jì)性模型以及容量配置算法研究摘要隨著分布式發(fā)電在國內(nèi)大環(huán)境支持下的穩(wěn)步發(fā)展，微電網(wǎng)的供電質(zhì)量也將因?yàn)榉植际桨l(fā)電輸入功率的不穩(wěn)定而有所降低。給微電網(wǎng)添加合適的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，不僅能夠起到削峰填谷的效果，同時(shí)還能夠提高微電網(wǎng)的可靠性。但是建設(shè)儲(chǔ)能設(shè)施需要的高昂的成本，因此研究含儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性問題具有非常重大的意義。在該背景下，本文以風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和模型為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的經(jīng)濟(jì)性模型以及容量配置的算法等。論文主要研究了包含混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)光直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)中，光伏與風(fēng)力兩種發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率特性。對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的蓄電池及超級(jí)電容的充放電模型進(jìn)行了建模，并對(duì)處于充放電過程中的蓄電池和超級(jí)電容器進(jìn)行了研究，剖析其能量和荷電狀態(tài)。本文針對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置問題采用了人工蜂群算法進(jìn)行優(yōu)化，由于人工蜂群算法有著較快的收斂速度，出色的尋優(yōu)能力，使用控制參數(shù)較少，魯棒性強(qiáng)，因此能夠找到最優(yōu)解的概率相對(duì)較高。本文使用了人工蜂群算法及其衍生的改進(jìn)算法，4個(gè)測試函數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)的人工蜂群算法相比，本文中所使用的改進(jìn)人工蜂群算法將會(huì)具有較高的擇優(yōu)精度。針對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性問題，建立了一套以蓄電池及超級(jí)電容器充放電受限、負(fù)荷缺電率及能源損失率等為約束條件的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益模型。算例研究結(jié)果也驗(yàn)證了通過改進(jìn)后的人工蜂群算法求解得到的方案在設(shè)計(jì)中具有較高的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)，混合儲(chǔ)能，容量配置，人工蜂群算法目錄摘要………………ⅠABSTRACT………………Ⅱ第1章緒論………………………11.1研究背景及選題意義………………11.2微電網(wǎng)尚存的問題與難點(diǎn)……………21.3儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀……………………31.4混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的研究………41.5本章小結(jié)………………5第2章風(fēng)光儲(chǔ)直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與建?！?02.1風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)……………………102.2光伏發(fā)電模型……………………152.3風(fēng)力發(fā)電模型……………………202.4混合儲(chǔ)能系統(tǒng)…………202.4.1蓄電池充放電模型………………252.4.2超級(jí)電容充放電模型……………252.5本章小結(jié)………25第3章混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法…………………303.1混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置模型………303.1.1優(yōu)化目標(biāo)…………………303.1.2約束條件…………………303.2基于人工蜂群算法的混合儲(chǔ)能容量配置方法…303.2.1人工蜂群算法工作原理…………303.2.2人工蜂群算法的改進(jìn)……………303.2.3算法測試…………303.3風(fēng)光儲(chǔ)混合儲(chǔ)能容量配置算例分析……………303.3.1優(yōu)化配置結(jié)果及比較分析………303.4本章小結(jié)…………30第4章總結(jié)與展望………………304.1總結(jié)……………304.2展望…………………30第1章緒論1.1研究背景及選題意義電能與社會(huì)的發(fā)展、人民的生活息息相關(guān)，是支撐著現(xiàn)代社會(huì)的不可或缺的能源。工業(yè)生產(chǎn)、國防安全、交通、日常生活等各個(gè)方面都離不開電。根據(jù)國家能源局最新發(fā)布的統(tǒng)計(jì)資料，1-11月，全國范圍內(nèi)的全社會(huì)累計(jì)用電總量66772億千瓦時(shí)，同比上一季度增長2.5%，其中，11月份全國范圍內(nèi)的全社會(huì)累計(jì)用電總量6467億千瓦時(shí)，同比上一季度增長9.4%。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的集中式發(fā)電也向外暴露出一些缺點(diǎn)，例如發(fā)電過程中消耗的化石燃料帶來了巨大的碳排放量，制造成本高、運(yùn)營難度大等問題，難以滿足廣大用戶對(duì)其系統(tǒng)的安全性和運(yùn)營可靠性的需求。[1]。因此，分布式發(fā)電，一種綜合利用可再生能源而非化石燃料作為其能量的來源的發(fā)電方式，因其綠色、無污染、可靠性高、分散獨(dú)立且資源綜合利用率高等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸走入人們大眾的視野，引起了世界范圍內(nèi)許多國家的廣泛重視。常見的分布式發(fā)電技術(shù)主要有：風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、潮汐能和生物質(zhì)能發(fā)電等[2]。與其他傳統(tǒng)集中式發(fā)電方法相比，分布式發(fā)電因其采用了可再生能源，對(duì)環(huán)境污染小，環(huán)保性更高；當(dāng)大型電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)可以自動(dòng)斷開其與大型輸電系統(tǒng)的連接，獨(dú)立向系統(tǒng)進(jìn)行供電，可靠性更高；分布式發(fā)電設(shè)備的容量和體積都較小，安裝地點(diǎn)可選擇的范圍更廣，且投資少、建設(shè)周期短。目前，風(fēng)力發(fā)電、光伏等自然能源發(fā)電引領(lǐng)著分布式發(fā)電的前進(jìn)方向[3]。風(fēng)能和其他能量來源例如太陽能的功率波動(dòng)很大，既是不可間斷的，又是極不穩(wěn)定的[4]。這提高了大規(guī)模推廣風(fēng)能和太陽能的門檻。間斷的、極不穩(wěn)定的使用令風(fēng)能和太陽能接入到電網(wǎng)后，會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，嚴(yán)重危害了電網(wǎng)的安全和正常運(yùn)行[5]。為了盡量減少這種因素所帶來的影響，研究人員提出一種更加靈活和智能的形式-微電網(wǎng)。將各式各樣的分布式電源集合起來組成一個(gè)微電網(wǎng)，以微電網(wǎng)的形式投入使用和運(yùn)行，目的是有效地解決分布式電源在并網(wǎng)中存在的問題，提高了配電網(wǎng)適應(yīng)分布式電源接入的能力，保證電力供應(yīng)時(shí)的安全可靠。為了使風(fēng)能和太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能與常規(guī)能源相競爭的替代能源，人們提出了風(fēng)光互補(bǔ)微電網(wǎng)[6]。風(fēng)能與太陽能在時(shí)空和地域均具備非常強(qiáng)烈的相互作用。我國是屬于典型的季風(fēng)氣候地區(qū)，一般來說冬天大風(fēng)，太陽的輻射小;夏季風(fēng)力較小，太陽的輻射較多。將二者的優(yōu)勢結(jié)合，研發(fā)出風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，可以取長補(bǔ)短，彌補(bǔ)二者的不足。這樣做比讓風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電獨(dú)立開來更加科學(xué)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。但是單純的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)只能滿足系統(tǒng)長期調(diào)度的需求，針對(duì)于短期實(shí)時(shí)調(diào)度，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)并不能夠滿足需求。因此，風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，儲(chǔ)能在其中發(fā)揮著重要的作用[7]。現(xiàn)階段的風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要有兩種，一種是以大容量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能電站為能源核心，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠一起并入電網(wǎng)，參與微電網(wǎng)的能源調(diào)度[8]。另外一種是以分布式電源的形式并入微電網(wǎng)，然后參與微電網(wǎng)的調(diào)度計(jì)劃[9]。隨著我國的先進(jìn)儲(chǔ)能設(shè)備的研究水平日益提升，儲(chǔ)能設(shè)備的容量與配置等的相關(guān)問題已經(jīng)引起了相關(guān)專業(yè)人士的普遍重視。而目前針對(duì)容量控制策略的研究比較多，而在儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置這個(gè)方面還是存在許多的問題。在大部分時(shí)候我們所使用的儲(chǔ)能系統(tǒng)都是按照實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配置或者是按照簡單的儲(chǔ)能元件來進(jìn)行配置，這些都將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。[10]。因此，做好混合儲(chǔ)能容量配置問題的研究工作對(duì)于保障我國風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)和微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)、可靠、穩(wěn)定等目標(biāo)都具有十分重要的意義。1.2微電網(wǎng)尚存的問題與難點(diǎn)隨著分布式電源發(fā)電技術(shù)的日益成熟，大量的光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)，在微電網(wǎng)中光伏和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量所占的比例也逐年升高。與此同時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行后，對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響也慢慢顯現(xiàn)出來，主要體現(xiàn)在對(duì)電力系統(tǒng)的頻率、穩(wěn)定性以及發(fā)電計(jì)劃和調(diào)度的影響這三個(gè)方面，具體為：(1)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率主要受到設(shè)備接收的光照強(qiáng)度和所處環(huán)境的溫度的影響，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率主要受到實(shí)時(shí)輸入風(fēng)速的影響，而由于設(shè)備接收的光照強(qiáng)度、所處環(huán)境的溫度與實(shí)時(shí)輸入風(fēng)速極其不穩(wěn)定且很難及時(shí)預(yù)測，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率長期處于難以控制的狀態(tài)，因此很難及時(shí)精確地對(duì)其進(jìn)行預(yù)測。對(duì)于電網(wǎng)來說，光伏發(fā)電場和風(fēng)力發(fā)電場相較于目前傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠，更相近于一個(gè)干擾源。特別是并網(wǎng)機(jī)組較大時(shí)，如果系統(tǒng)沒有足夠的備用容量或者是電氣之間的聯(lián)系相對(duì)較弱，電力系統(tǒng)的頻率將嚴(yán)重受到來自風(fēng)光電場不穩(wěn)定的輸出功率的影響，使電能的質(zhì)量下降，特別是對(duì)頻率敏感型的用電設(shè)備而言，會(huì)嚴(yán)重影響它們的正常工作[11]。(2)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。由于我國地理環(huán)境的特點(diǎn)，人口數(shù)量龐大，電力需求高的東部地區(qū)與風(fēng)能和光能充足的西北地區(qū)相距甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致大量的風(fēng)光電場于電力系統(tǒng)末端薄弱點(diǎn)處接入電網(wǎng)。眾所周知，在風(fēng)光能的傳輸和利用過程中，風(fēng)力發(fā)電場與光伏發(fā)電場需要在向微電網(wǎng)輸出有功功率的同時(shí)吸收無功功率，由于其輸出功率極不穩(wěn)定，將降低微電網(wǎng)無功功率的穩(wěn)定性，電網(wǎng)電壓會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)和閃變的現(xiàn)象，帶來負(fù)面影響[12]。在另一方面，大量風(fēng)光電場接入電網(wǎng)將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的整體潮流分布變得非常復(fù)雜，該變化往往是傳統(tǒng)微電網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮的，這將會(huì)嚴(yán)重不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(3)對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃和調(diào)度的影響。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，通常需要先對(duì)發(fā)電機(jī)組的出力和負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測，然后依此制定發(fā)電計(jì)劃。由于風(fēng)光機(jī)組的輸出功率常有波動(dòng)，導(dǎo)致難以對(duì)其出力進(jìn)行預(yù)測。由于輸出功率的不穩(wěn)定，導(dǎo)致風(fēng)光發(fā)電場不管是被看作電源還是負(fù)荷，這都會(huì)給電力系統(tǒng)調(diào)度產(chǎn)生極大的不便。但是，風(fēng)光發(fā)電場都是由調(diào)度部門統(tǒng)一控制并網(wǎng)運(yùn)行，這樣會(huì)使調(diào)度工作的實(shí)施難度增大。而且，由于受到不可控因素的影響，風(fēng)光電場的發(fā)電量波動(dòng)情況往往與用戶所需電量波動(dòng)的情況相反，在用電設(shè)備有限的情況下，大規(guī)模的功率波動(dòng)是電力系統(tǒng)無法承擔(dān)的，在這種情況下，風(fēng)光電場不得不出現(xiàn)大量的棄風(fēng)和棄光現(xiàn)象，風(fēng)光資源得不到充分的利用[13]。1.3儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀隨著儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，其容量不斷加大，成本也在不斷降低，逐漸可以被電力系統(tǒng)所接受。儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)種類繁多，根據(jù)其儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用原則，儲(chǔ)能技術(shù)主要有三種分類，分別為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能。其中，機(jī)械儲(chǔ)能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能;電化學(xué)儲(chǔ)能包括經(jīng)典電池儲(chǔ)能﹑液流電池儲(chǔ)能;電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能。每一種儲(chǔ)能應(yīng)用模式均應(yīng)該具備自己的優(yōu)劣勢與其相適應(yīng)的應(yīng)用場景。(1)機(jī)械儲(chǔ)能抽水蓄能電站廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中，包括上池和下池，機(jī)組像常規(guī)水輪機(jī)一樣發(fā)電，同時(shí)可當(dāng)水泵將下池水抽到上池。當(dāng)電力系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組用做水泵運(yùn)行，在上池蓄水;處于高負(fù)荷時(shí)，機(jī)組像常規(guī)水輪機(jī)一樣運(yùn)行，為電網(wǎng)提供電能，實(shí)現(xiàn)低儲(chǔ)高發(fā)、削峰填谷[]。兩個(gè)蓄水池之間的標(biāo)準(zhǔn)高度相差在70m-600m，其工作效率在70%-80%，但是，抽水蓄能電站的建造是對(duì)于地理環(huán)境和條件的要求很嚴(yán)格，建設(shè)的周期也非常長，初始工程投資大，并會(huì)導(dǎo)致一系列生態(tài)和移民問題。壓縮空氣儲(chǔ)能就是在電網(wǎng)負(fù)荷較低時(shí)，使用電能進(jìn)行空氣壓縮，使儲(chǔ)氣罐中的空氣被高壓密封于其中，在電網(wǎng)處于高峰或大負(fù)荷的情況下，通過釋放壓縮空氣從而促使汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電的一種儲(chǔ)能技術(shù)[9-1]。這種儲(chǔ)能方式整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，工作效率在30%~40%，經(jīng)濟(jì)性較差，未得到規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用[]。飛輪儲(chǔ)能就是一種通過加速飛輪到極高運(yùn)行速度的方式，把能量作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的形態(tài)儲(chǔ)存在該體系中。由能量守恒定律分析可知，當(dāng)飛輪釋放足夠的能量時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)速減慢；而進(jìn)行儲(chǔ)能工作過程時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)速也會(huì)較儲(chǔ)能之前的數(shù)值有所提高。飛輪的儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)可在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的能量，具有很高的功率和密度，儲(chǔ)能的工作效率保持在95%左右，但工作的過程中飛輪與軸承上的摩擦力使能量損失很高，需要復(fù)雜的冷卻工藝，為了改進(jìn)這個(gè)缺陷，可以考慮使用帶超導(dǎo)體的磁力軸承電機(jī)或無傳動(dòng)軸承電機(jī)。該儲(chǔ)能裝置由于輸出響應(yīng)速度快，達(dá)到分鐘級(jí)，多用于電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻[]。(2)電化學(xué)儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能主要通過可充電電池來實(shí)現(xiàn)。目前常用的儲(chǔ)能電池有鉛酸電池﹑鋰離子電池、鈉離子電池、鈉硫電池和液流電池等[16-17]鉛酸電池有悠久的應(yīng)用歷史，儲(chǔ)能費(fèi)用少，可靠性高，效率也較高，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)和交通運(yùn)輸、電力等領(lǐng)域。但由于鉛酸電池的循環(huán)使用壽命較短，能量密度較低，充電時(shí)間緩慢，而且容易污染環(huán)境。目前針對(duì)鉛酸電池的研究主要集中于鉛酸電池循環(huán)使用壽命短這個(gè)問題上，研究人員通過將碳加入鉛酸電池中，可將電池壽命提升一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，提高了電池的工作性能。鋰離子電池在早期極大程度上推動(dòng)了各種移動(dòng)電子設(shè)備和元器件相關(guān)產(chǎn)品的快速發(fā)展，它主要具有電源能耗低和高能量密度、工作電壓高、充電利用效率高、循環(huán)放電使用壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，隨著國家政策的扶持及新能源發(fā)電在電網(wǎng)的高滲透率，鋰離子電池規(guī)?；糜陔娋W(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要用于風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，提高DG消納能力。但是鋰離子電池卻存在著很大的安全性問題，低溫時(shí)使用性能不佳，過充和過放的能力較弱[]。隨著對(duì)鋰離子電池的要求和使用量不斷擴(kuò)大，而鋰的存儲(chǔ)量有限且分散不均，導(dǎo)致性價(jià)比不高，而鋰電池的安全問題同樣也不可忽略，這就嚴(yán)重制約了我們對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)的重視。鈉具有與鋰相似的物理和化學(xué)特征，同時(shí)鈉擁有非常豐富的儲(chǔ)量，約占地殼總儲(chǔ)量的2.64%，并且易于提取、在許多地方都能采集。鈉離子電池因其具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和安全性強(qiáng)等特點(diǎn)，在大規(guī)模儲(chǔ)能配置中有較大潛力[]。液流電池是一種新型的蓄電池，是利用正負(fù)極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領(lǐng)域（環(huán)境）廣、循環(huán)使用壽命長的特點(diǎn)，是一種新能源產(chǎn)品。與傳統(tǒng)電池不同，液流電池具有相對(duì)獨(dú)立的功率和容量，可據(jù)需求分別進(jìn)行調(diào)整，但同時(shí)存在關(guān)鍵材料制約和實(shí)際成本偏高等問題［］。液流電池材料技術(shù)的應(yīng)用研究主要重點(diǎn)集中于液流電極電池材料、電解液和塑料隔膜電池材料三個(gè)方面，對(duì)電極材料經(jīng)表面改性來提升電化學(xué)活性和使用壽命。在適當(dāng)?shù)乩锰岣咄愲娊鈩┤芤寒a(chǎn)物濃度的技術(shù)基礎(chǔ)上，向同類電解液中直接摻加羥基吡啶、明膠或者羥基硫酸鈉等多種化學(xué)添加劑已逐漸成為目前關(guān)于提高電解液濃度技術(shù)基礎(chǔ)研究主要技術(shù)課題之一。(3)電磁儲(chǔ)能電磁儲(chǔ)能主要包括超導(dǎo)磁性儲(chǔ)能和超級(jí)電容器兩類。超導(dǎo)磁儲(chǔ)能是一種利用超導(dǎo)線圈作為電磁能儲(chǔ)存載體的技術(shù)。因?yàn)槌瑢?dǎo)體的電阻值為零，因此能量轉(zhuǎn)換過程中無損耗，效率極高。因此超導(dǎo)磁存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是它具有工作效率高、響應(yīng)速度快、使用壽命長、污染小、有功和無功率的輸出可以自由控制等優(yōu)點(diǎn)。但是其高昂的成本制約了規(guī)?；瘧?yīng)用，據(jù)研究表明：高溫超導(dǎo)材料會(huì)極大程度降低超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本，簡化運(yùn)行條件，提高其性能和壽命。目前對(duì)超導(dǎo)磁儲(chǔ)能的仿真研究主要集中于仿真實(shí)驗(yàn)和小型樣機(jī)的仿真為主，尚未得到規(guī)?；膽?yīng)用，日本已經(jīng)研制出1kV/6kV等級(jí)的微型樣機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行模擬和仿真的研究。英國利用一種下垂式控制手段，將儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命延長26%。中國科學(xué)院成功地研制了目前全球首臺(tái)在風(fēng)電場并網(wǎng)正常運(yùn)行的超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)，該裝置主要采用2種高溫超導(dǎo)帶材混合繞制的結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，具有先進(jìn)的技術(shù)性，已經(jīng)在甘肅省玉門市并網(wǎng)正常運(yùn)行，而且其運(yùn)行的結(jié)果也表明該系統(tǒng)已經(jīng)能有效地提高了風(fēng)電場并網(wǎng)的安全和可靠性，提升了電網(wǎng)的電能品質(zhì)。超級(jí)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和鋰離子電池二者之間的特殊儲(chǔ)能電源，工作期間不需要進(jìn)行任何化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能的過程可逆，并且可多次地進(jìn)行反復(fù)充電和放電。相比較于蓄電池來說，超級(jí)儲(chǔ)能電容器是一種新型的儲(chǔ)能設(shè)備，它具有環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定特性好、使用壽命長、可快速充電等諸多優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器在電力系統(tǒng)中多用于分布式發(fā)電的儲(chǔ)能裝置和電網(wǎng)故障時(shí)的后備電源等，平抑電網(wǎng)電壓波動(dòng)，解決電壓暫降和短時(shí)中斷等問題[]。然而，超級(jí)電容器的能量密度小，成本高，電極材料的應(yīng)用也是提升其性能、降低成本的一個(gè)有待攻關(guān)的部分。當(dāng)前的研究主要集中于優(yōu)化電極材料結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)離子擴(kuò)散的能力，同時(shí)針對(duì)碳材料、導(dǎo)電聚合物和各種金屬化合物等多種電極材料的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)合，綜合各自的優(yōu)點(diǎn)，提高電化學(xué)性能。表1-1列舉了儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[]：表1-1儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀儲(chǔ)能技術(shù)主要特點(diǎn)功率范圍應(yīng)用時(shí)間應(yīng)用場合抽水蓄能容量大、壽命長100MW-2000MW日級(jí)削峰填谷、系統(tǒng)備用壓縮空氣功率范圍廣、環(huán)保100MW-300MW日級(jí)頻率控制、新能源出力平抑飛輪儲(chǔ)能儲(chǔ)能周期長、效率高5kW-1.5MW分鐘級(jí)調(diào)峰/頻、平滑功率輸出鋰電池能量密度高、充放電快千瓦級(jí)-兆瓦級(jí)小時(shí)級(jí)備用能源、電動(dòng)汽車液流電池100%充放電、壽命長100kW-100MW小時(shí)級(jí)抑制功率波動(dòng)、新能源發(fā)電超導(dǎo)儲(chǔ)能功率大、響應(yīng)速度快10kW-1MW分鐘級(jí)電能質(zhì)量、提高穩(wěn)定性超級(jí)電容器功率密度高、壽命長1kW-100kW分鐘級(jí)平滑功率、電能質(zhì)量1.4混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的研究文獻(xiàn)[]中針對(duì)風(fēng)電場容量優(yōu)化問題，將儲(chǔ)能裝置的容量考慮進(jìn)去，把約束條件設(shè)置為儲(chǔ)能裝置平抑功率波動(dòng)的能力和經(jīng)濟(jì)性，最終獲得了恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)能優(yōu)化配置容量。文獻(xiàn)[]中主要分析了分布式發(fā)電站中儲(chǔ)能裝置的容量配置問題，主要對(duì)儲(chǔ)能裝置的建造成本、工作成本等進(jìn)行了研究，結(jié)合電站自身的運(yùn)行方式等條件，最終得到了經(jīng)配置優(yōu)化后的結(jié)果。文獻(xiàn)[]中針對(duì)風(fēng)電中的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了研究，主要在分布式儲(chǔ)能和集中式儲(chǔ)能的結(jié)構(gòu)方面，以及兩種儲(chǔ)能的容量配置范圍方面做了詳細(xì)的對(duì)照研究。文獻(xiàn)[]中針對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理問題，提出了一種分層優(yōu)化方法。在大規(guī)模的新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的條件下，針對(duì)目前儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)容量最佳和優(yōu)化存在的問題，把短期優(yōu)化結(jié)果和資源的可持續(xù)目標(biāo)相結(jié)合，給出合理的優(yōu)化方案。文獻(xiàn)[]關(guān)于新能源發(fā)電在并網(wǎng)情況下，給出了一種儲(chǔ)能電池的容量配置方案。文中主要選用蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，利用早晚的階梯電價(jià)，對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行充放電，其中充電主要依靠電網(wǎng)提供。最后把儲(chǔ)能電池的總體運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。文獻(xiàn)[]中針對(duì)獨(dú)立的風(fēng)光互補(bǔ)式發(fā)電系統(tǒng)，給出了一種以高效率和低功耗為主要特點(diǎn)的基于以供電可靠性作為約束條件的混合儲(chǔ)能容量配置設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建了儲(chǔ)能設(shè)備的綜合優(yōu)化模型，通過該設(shè)計(jì)算法對(duì)其應(yīng)用實(shí)際情況進(jìn)行了仿真和分析，驗(yàn)證了一種混合儲(chǔ)能設(shè)備比單一的儲(chǔ)能設(shè)備具有更高的使用經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前時(shí)期，以能量型儲(chǔ)能元件和功率型儲(chǔ)能元件組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)逐漸被專家學(xué)者所關(guān)注和研究，不僅需要關(guān)注研究混合儲(chǔ)能中各儲(chǔ)能裝置的控制策略，也要關(guān)注容量的優(yōu)化配置研究，因?yàn)楹侠淼馁|(zhì)量控制策略以及對(duì)容量的優(yōu)化和配置對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、可靠度和經(jīng)濟(jì)性都將發(fā)揮至關(guān)重要的影響。所以混合儲(chǔ)能的研究對(duì)工程應(yīng)用上有著重大意義。1.5本章小結(jié)本章首先簡要詳細(xì)介紹了這篇論文的主要選題研究領(lǐng)域背景和其主要選題研究意義，然后又詳細(xì)介紹了目前在儲(chǔ)能微網(wǎng)中仍然在存的一些主要問題與研究重點(diǎn)，儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)研究及其發(fā)展趨勢現(xiàn)狀以及重點(diǎn)總結(jié)了目前我國混合式發(fā)電儲(chǔ)能微網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電容量與能源配置等各個(gè)方面的相關(guān)研究進(jìn)展情況。

風(fēng)光儲(chǔ)直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與建模本章主要研究的對(duì)象為含混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)光混合微電網(wǎng)，深入介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)、工作結(jié)構(gòu)原理和基本功能，構(gòu)建了光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和凈負(fù)荷功率等數(shù)學(xué)模型，以及蓄電池和超級(jí)電容器在充放電過程中的數(shù)學(xué)模型。其中建立蓄電池和超級(jí)電容的充放電模型主要是為了考慮混合儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制策略中的蓄電池和超級(jí)電容器的SOC和功率等限制條件；光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電輸出功率模型的建立主要是為了生成光伏和風(fēng)力的輸出功率曲線。2.1風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏陣列和儲(chǔ)能裝置的選擇以及并網(wǎng)方式的選取是本文風(fēng)光儲(chǔ)直流微電網(wǎng)研究的基礎(chǔ)。在為我們的風(fēng)光儲(chǔ)直流式微電網(wǎng)進(jìn)行容量配置之前，我們還需要建立一套諸如風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)及其儲(chǔ)能系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)學(xué)模型。本文中我們所需要研究的太陽能微電網(wǎng)系統(tǒng)主要是由光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)載和混合儲(chǔ)能系統(tǒng)四部分組成，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)則是由蓄電池和超級(jí)太陽能電容器四部分組成的，微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2.1所示。當(dāng)光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量之和大于用電負(fù)荷所需要消耗的電量的時(shí)候，該混合儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于充電模式，提高了太陽能和風(fēng)能的利用率：當(dāng)光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量之和低于負(fù)荷所需要消耗的電量的時(shí)候，該混合儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于放電模式，可以提高微電網(wǎng)的供電可靠性。圖2.1微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2光伏發(fā)電模型光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池系統(tǒng)、逆變器系統(tǒng)和光伏控制器這三個(gè)大部分組合而成。其中逆變器把由太陽能電池驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的直流電能逆變?yōu)槿嘟涣麟姾笤俨⑷氲诫娋W(wǎng)之中；光伏控制器的作用是使太陽能電池始終跟蹤在最大功率點(diǎn)跟蹤狀態(tài)。光伏發(fā)電主要是指利用光生伏特效應(yīng)，使太陽能轉(zhuǎn)換成電能，在此期間外界環(huán)境中光照強(qiáng)度和溫度的變化會(huì)對(duì)輸入功率產(chǎn)生直接影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電量除了與太陽能電池容量大小有關(guān)外，也和光照強(qiáng)度、外界環(huán)境的溫度有緊密的關(guān)系。太陽能電池的P-V特性及其隨外界光照強(qiáng)度和溫度的變化而產(chǎn)生的曲線如圖2.2(a)和圖2.2(b)所示。光伏陣列的輸出功率主要與光照強(qiáng)度和溫差有關(guān)，可以表示為(2-1)PPV(t)是光伏陣列在t時(shí)刻的輸出功率；Pr為光伏陣列額定輸出功率；Rc(t)為t時(shí)刻時(shí)外界環(huán)境中的光照強(qiáng)度；Rr為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的外界環(huán)境中的額定光照強(qiáng)度；Tc(t)為t時(shí)刻時(shí)外界環(huán)境的溫度；Tr為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下外界環(huán)境中的額定溫度；k為功率溫度系數(shù)；nPV是太陽能電池板陣列單元數(shù)。(a)溫度保持定值時(shí)的P-V特性曲線(b)光照強(qiáng)度保持定值時(shí)的P-V特性曲線圖2.2太陽能電池P-V特性隨光照強(qiáng)度和溫度變化的曲線圖2.3某光伏電站一天內(nèi)光伏出力光伏陣列是由太陽能電池串并聯(lián)組合而成的，在溫度一定的情況下，其輸出功率出力主要受到光照強(qiáng)度的影響，某光伏電站典型日光伏輸出功率曲線如圖2.3所示，由圖中可知，在凌晨和夜間光照強(qiáng)度為零的時(shí)候，光伏系統(tǒng)輸出功率為零，隨著光照強(qiáng)度的增加，在正午時(shí)刻光伏系統(tǒng)輸出功率最大，輸出功率波動(dòng)曲線與負(fù)荷曲線基本一致。2.3風(fēng)力發(fā)電模型目前直流發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)以及雙饋發(fā)電機(jī)是在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中通常會(huì)使用的發(fā)電機(jī)組6，本文采用的發(fā)電機(jī)組是目前常用的永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性較高，機(jī)械損耗較小。為了使風(fēng)力資源的利用率得到提升，通常采用恒頻變速發(fā)電技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電的主要工作原理是通過發(fā)電機(jī)的扇葉使風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，機(jī)械的動(dòng)力再次作用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)，然后又把所有的機(jī)械能都轉(zhuǎn)換成了電能，最終實(shí)現(xiàn)電能的輸出。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大輸出功率主要和外界環(huán)境中的最大風(fēng)速相關(guān)，但并不是當(dāng)時(shí)的風(fēng)速越高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大輸出功率就會(huì)變得越大，二者之間是一種非線性關(guān)系。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，通常會(huì)設(shè)置啟動(dòng)風(fēng)速和截止安全風(fēng)速。本文風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出的功率數(shù)學(xué)模型如式(2-2)。(2-2)在式(2-2)中，Pw(t)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)t時(shí)刻的輸出功率，Pr是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定輸出功率，v(t)是t時(shí)刻的實(shí)際風(fēng)速，vi是啟動(dòng)風(fēng)速，vr是風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速，vo是風(fēng)機(jī)的截止安全風(fēng)速，也稱之為切出風(fēng)速。同時(shí)由式(2-2)也可得知風(fēng)電機(jī)組的輸出功率與實(shí)際風(fēng)速的關(guān)系是一個(gè)三段的函數(shù)，其中：(1)當(dāng)實(shí)際風(fēng)速大小低于切入風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)無法啟動(dòng)，當(dāng)實(shí)際風(fēng)速大小大于切出風(fēng)速時(shí)，為了保護(hù)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)將不工作；(2)當(dāng)實(shí)際風(fēng)速大小大于啟動(dòng)風(fēng)速的同時(shí)也小于額定風(fēng)速的情況下，風(fēng)機(jī)輸出功率會(huì)隨著實(shí)際風(fēng)速的增加而增加；(3)當(dāng)實(shí)際風(fēng)速大小在大于額定功率的同時(shí)且小于切出風(fēng)速的時(shí)候，風(fēng)機(jī)的輸出功率為額定值。圖2.4為風(fēng)電機(jī)組輸出功率特性曲線。圖2.4風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線由于對(duì)風(fēng)速不可人為控制，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸入功率較為不穩(wěn)定。某地典型日內(nèi)風(fēng)電場負(fù)荷輸出功率的曲線圖如下圖2.5所示，可知風(fēng)力發(fā)電在早上7點(diǎn)左右到晚上6點(diǎn)之間的一個(gè)的時(shí)間段內(nèi)輸出的功率相對(duì)較小，風(fēng)電場輸出的功率一般在晚上較大，這種時(shí)間段輸出功率特性其實(shí)與風(fēng)電場負(fù)荷輸出功率波動(dòng)的曲線相差較大，也就是說在用電量高峰期風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所需要輸出的功率較小，在用電低谷期的時(shí)候，風(fēng)電機(jī)組輸出功率卻很大。圖2.5某風(fēng)電場典型日的功率變化2.4混合儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)階段，我們通常將儲(chǔ)能單元?jiǎng)澐譃槟芰啃鸵约肮β市蛢蓚€(gè)大類。常用于能量型儲(chǔ)能單元中的蓄電池，具有儲(chǔ)能成本較低，能量密度較高的特點(diǎn)。常用于功率型儲(chǔ)能單元中的超級(jí)電容器，具有可循環(huán)使用年限較長，充放電速度較快的特點(diǎn)。兩種儲(chǔ)能單元構(gòu)成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠在功能上實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。本文采用的正是以蓄電池和超級(jí)電容器構(gòu)成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)作為研究對(duì)象。2.4.1蓄電池充放電模型儲(chǔ)能裝置在微電網(wǎng)中是不可或缺的一部分，其中蓄電池在儲(chǔ)能單元中扮演著十分重要的角色?，F(xiàn)階段，根據(jù)對(duì)電池單元的正極材料種類進(jìn)行歸類，我們大致可以把蓄電池材料劃分為三類，包括鈉硫電池、鉛酸復(fù)合電池和鋰離子電池。每次在進(jìn)行充放電時(shí)，蓄電池內(nèi)部的所儲(chǔ)存的總能量也是不斷發(fā)生變化的，我們通常用實(shí)際儲(chǔ)存的能量來表示蓄電池的狀態(tài)，一般采用SOC表示蓄電池的剩余容量[7]。電池能夠等效地表現(xiàn)為由一個(gè)極化內(nèi)阻Ro、歐姆內(nèi)阻R1和一個(gè)極化電容C共同構(gòu)成，其等效電路的模型結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。電池的剩余容量是與上一次充放電周期末結(jié)束時(shí)刻的剩余容量、蓄電池充放電效率、負(fù)載的能力和容量、放電后的功率與放電周期共同決定的。圖2.6蓄電池等效電路模型(2-3)(2-4)在時(shí)間△t內(nèi)，假設(shè)此時(shí)蓄電池的充放電功率為△p，此時(shí)蓄電池的內(nèi)部存儲(chǔ)的電能變化和剩余容量SOC變化如以上(2-3)、(2-4)式所示。在公式(2-3)、(2-4)中，Esc(t)為第t-1結(jié)束時(shí)刻超級(jí)電容器內(nèi)部存儲(chǔ)的所有能量，△p=U·△i為超級(jí)電容器在充放電時(shí)的功率，當(dāng)△p的值大于零時(shí)，蓄電池將處于充電模式下工作，當(dāng)△p的值小于零時(shí)，蓄電池將處于放電模式下工作，如果蓄電池在工作過程中，其端電壓大小保持不變，則蓄電池的充放電功率△p將會(huì)隨電流變化量△i的增大而增大，△t為蓄電池的充放電時(shí)間，SOCsc(0)為蓄電池初始時(shí)刻的SOC，Esc(t)為蓄電池初始時(shí)刻內(nèi)部存儲(chǔ)的電能。2.4.2超級(jí)電容充放電模型超級(jí)電容器將能量以電場能的形式存儲(chǔ)起來，其快速響應(yīng)的特性有利于微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。與其他形式的儲(chǔ)能單元相比，超級(jí)電容器優(yōu)點(diǎn)突出，其中：(1)功率密度高，能夠瞬時(shí)提供大功率；(2)使用壽命非常長，循環(huán)使用次數(shù)一般超過十萬次；(3)運(yùn)行過程中可靠性非常高，基本上很少需要維護(hù)；(4)串并聯(lián)方便，其中串聯(lián)增加電容器組的電壓等級(jí)，并聯(lián)增加電容器組的容量；(5)對(duì)環(huán)境友好。限制超級(jí)電容器推廣使用的主要原因是成本高昂。超級(jí)電容器可以等效為一個(gè)由電阻R和電容C構(gòu)成的電路，其等效電路模型如圖所示。計(jì)算超級(jí)電容器的SOC時(shí)與計(jì)算蓄電池的SOC時(shí)使用的是同樣的辦法。在單位時(shí)間內(nèi)，當(dāng)超級(jí)電容器的充放電功率大小為△p的時(shí)候，超級(jí)電容器內(nèi)部儲(chǔ)存的能量和剩余容量SOC的關(guān)系式如式(2-5)、(2-6)所示。(2-5)(2-6)在公式(2-5)、(2-6)中，Esc(t)為第t-1結(jié)束時(shí)刻超級(jí)電容器內(nèi)部儲(chǔ)存的可供使用的能量，△p=U·△i為超級(jí)電容器的充放電功率，當(dāng)△p的值大于零時(shí)，超級(jí)電容將處于充電模式下工作，當(dāng)△p的值小于零時(shí)，超級(jí)電容器將處于放電模式下工作，如果超級(jí)電容器在工作過程中，其端電壓大小保持不變，則超級(jí)電容器的充放電功率△p將會(huì)隨電流變化量△i的增大而使功率增大，△t為超級(jí)電容器的充放電過程所需的時(shí)間，SOCsc(0)為超級(jí)電容器初始時(shí)刻的SOC，Esc(t)為超級(jí)電容初始時(shí)刻內(nèi)部存儲(chǔ)的電能。2.5本章小結(jié)本章針對(duì)所提出的風(fēng)光儲(chǔ)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的兩種分布式電源和兩種存儲(chǔ)功率的單元構(gòu)建了一個(gè)數(shù)學(xué)模型。首先，重點(diǎn)介紹風(fēng)光儲(chǔ)直流微電網(wǎng)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析其基本工作原理;然后，研究了微電網(wǎng)中的光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率的輸出特性的同時(shí)，也分析了混合儲(chǔ)能中蓄電池和超級(jí)電容器的充放電特性，為接下來的混合儲(chǔ)能運(yùn)行控制策略以及后續(xù)容量配置模型中的約束條件做鋪墊。

第3章混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置是一個(gè)經(jīng)濟(jì)性的問題，對(duì)這種復(fù)雜并且非線性問題進(jìn)行求解時(shí)，通常需要算法有較好求解速度與精度，能夠快速求得最優(yōu)解。目前，傳統(tǒng)的智能算法的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，但這些算法一般更適合結(jié)果單一的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜非線性問題的求解存在一定的局限。通常將多種智能算法結(jié)合在一起，對(duì)單一智能算法進(jìn)行優(yōu)化，提高算法的性能。本章節(jié)在前文所提的微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立了以儲(chǔ)能單元充放電限制、負(fù)荷缺電率和能量損失率等為約束條件，建立了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益模型。針對(duì)單一人工蜂群算法的求解精度低，收斂率和搜索速度慢的問題，在蜂群搜索策略中融合了多種搜索策略，這些搜索策略有的是全局收斂能力強(qiáng)，有的是局部搜索收斂能力強(qiáng)，通過不同搜索策略的特點(diǎn)和優(yōu)勢相互互補(bǔ)，形成了一種需要改進(jìn)的單一人工蜂群算法，通過與測試函數(shù)的對(duì)比分析驗(yàn)證了一種新型改進(jìn)人工蜂群算法的準(zhǔn)確和有效性，并將其應(yīng)用于微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置的復(fù)雜非線性優(yōu)化求解中，得到了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的最優(yōu)配比。3.1混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置模型3.1.1優(yōu)化目標(biāo)儲(chǔ)能成本占微電網(wǎng)建設(shè)的總成本的比重較大。即使能夠保證微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，若配置的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量過大，其建設(shè)以及運(yùn)行維護(hù)成本也會(huì)隨之大量增加。若配置的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量過少，雖然可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性，但是往往難以達(dá)到確保微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。根據(jù)獨(dú)立微電網(wǎng)風(fēng)光輸出功率與用戶負(fù)荷需求，本節(jié)以混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的全壽命周期的成本最小為目標(biāo)，建立了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置數(shù)學(xué)模型，其目標(biāo)函數(shù)如式(4-1)所示：(3-1)其中(3-2)(3-3)公式(3-1)、公式(3-2)和公式(3-3)中，minC為目標(biāo)函數(shù)輸出值，為最小年度綜合總費(fèi)用；CIC、CMC分別是為了滿足微網(wǎng)運(yùn)行需要而設(shè)計(jì)的混合存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的投入費(fèi)用和運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用；CBC和CSCC分別是蓄電池和超級(jí)電容器投資建造所需費(fèi)用;λEbat、λPbat依次是蓄電池的單位能量成本與單位功率成本;mbat為蓄電池從開始使用到被替換掉期間的總充放電次數(shù)；n是1年中蓄電池累計(jì)的充放電循環(huán)次數(shù)。我們?cè)谘芯亢头治龌旌蟽?chǔ)能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，超級(jí)儲(chǔ)能電容器因?yàn)槠涑浞烹姷拇螖?shù)極高，通常要求超過10萬次，而微電網(wǎng)系統(tǒng)的工作年限一般為20年[]，因此我們通常不考慮超級(jí)電容器的維護(hù)成本，而只考慮其購置的成本。蓄電池則由于其較少的循環(huán)使用壽命，一般為3000次左右[]，在微電網(wǎng)的工作年限期間，一般需要多次更換蓄電池，來確?；旌蟽?chǔ)能系統(tǒng)滿足微電網(wǎng)功率波動(dòng)時(shí)對(duì)能量和功率兩個(gè)方面的需求。3.1.2約束條件微電網(wǎng)除穩(wěn)定運(yùn)行在需要的功率平衡的條件下還需要滿足：(1)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行的約束條件為了防止混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中各儲(chǔ)能單元出現(xiàn)過度充電或放電的現(xiàn)象，我們通常將各個(gè)儲(chǔ)能單元的SOC設(shè)定在一定的范圍區(qū)間內(nèi)。(3-4)公式(3-4)中，SOCbat是蓄電池儲(chǔ)能單元的SOC；SOCsc是超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元的SOC。當(dāng)微電網(wǎng)工作在孤島運(yùn)行模式時(shí)，需要確保用戶重要用電負(fù)荷的正常使用。當(dāng)微電網(wǎng)工作在并網(wǎng)模式下時(shí)，混合儲(chǔ)能裝置在提高可再生能源的使用效率同時(shí)，也需要能夠給負(fù)荷提供一定輸出功率。因此對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中各儲(chǔ)能單元的要求如公式(3-5)、(3-6)、(3-7)所示。(3-5)(3-6)(3-7)公式(3-5)、公式(3-6)和公式(3-7)中，Pbat_min、Pbat_max定義為蓄電池能承受的最小和最大功率;Psc_min、Psc_max為超級(jí)電容能承受的最小和最大功率。(2)負(fù)荷缺電率負(fù)荷缺電功率fL為負(fù)荷整體總電缺乏量和負(fù)荷整體總能源供應(yīng)需求量的比值，如式(3-10)所示，負(fù)荷缺電率fL反應(yīng)了供電的可靠性，負(fù)荷缺電率越小，則表示供電的可靠程度越高。為了使微電網(wǎng)平穩(wěn)有序地運(yùn)行，需要設(shè)置一個(gè)最大缺電率，令負(fù)荷只能穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，不產(chǎn)生較大的波動(dòng)。(3-8)(3-9)公式(3-8)、(3-9)中，El為負(fù)載時(shí)的缺電容量;Etotal為總負(fù)荷要求；fL_max為系統(tǒng)所能夠允許承受的最高負(fù)荷缺電率，這是衡量微電網(wǎng)是否穩(wěn)定工作的重要指標(biāo)之一。(3)能量損失率能量利用率fe1為新能源總發(fā)電量超過負(fù)荷需求量所損失的能量占新能源總發(fā)電量的比值，反應(yīng)了可再生能源是否被充分利用。為了新能源的利用率得到有效提高，使棄風(fēng)棄光的情況不再發(fā)生，我們需要設(shè)定一個(gè)最大的能量損失率，來確?？稍偕茉幢怀浞掷?。(3-10)(3-11)公式(3-10)、(3-11)中，Es為新能源整體的總發(fā)電量與負(fù)荷總需求量的差值;En為新能源總發(fā)電量;fe1_max為能量最大損失率，這是衡量微電網(wǎng)是否穩(wěn)定工作的指標(biāo)之一。3.2基于人工蜂群（ArtificialBeeColony）算法的混合儲(chǔ)能容量配置方法3.2.1人工蜂群算法工作原理蜜蜂在尋找食物源時(shí)存在著明顯的分工和共享信息的機(jī)制，而人工蜂群算法是對(duì)蜜蜂尋找食物源過程的模擬。蜂群按照其工作特性不同一般可以將蜂群分成三類(即偵察蜂、跟隨蜂和引領(lǐng)蜂)[]。引領(lǐng)蜂主要負(fù)責(zé)的一項(xiàng)工作就是在食物源的相鄰域之間進(jìn)行搜尋，進(jìn)而把這些食物源的信息通過蜂間傳遞到跟隨蜂，跟隨蜂根據(jù)貪婪法則對(duì)食物進(jìn)行挑選然后開采新的食物源。在跟隨蜂開采至一定時(shí)間之后，相對(duì)應(yīng)的引領(lǐng)蜂根據(jù)各種食物質(zhì)量的優(yōu)勢和情況來選擇是否轉(zhuǎn)變?yōu)閭刹旆鋵?duì)最近更換的食物來源。在對(duì)優(yōu)化問題的函數(shù)進(jìn)行分析和求解時(shí)，不同的食物源函數(shù)所對(duì)應(yīng)的是其問題多種解。一個(gè)食物源的優(yōu)劣程度主要取決于這個(gè)目標(biāo)函數(shù)的最大適應(yīng)度和其大小，而且這個(gè)食物源的最大優(yōu)質(zhì)程度也會(huì)隨著其最大適應(yīng)度的取值提高而增強(qiáng)。人工蜂群算法是針對(duì)蜂群在尋找食物源時(shí)所表現(xiàn)的行為經(jīng)過分析后所提出來的一種算法。該種算法中對(duì)于誘導(dǎo)引領(lǐng)蜂在食物源的鄰域上對(duì)其他食物源進(jìn)行搜索、跟隨蜂會(huì)按一定概率進(jìn)行搜素食物源與偵查蜂探索新的食物源這三個(gè)不同的行為方式做了一個(gè)循環(huán)，以此尋找出優(yōu)化的問題最佳解。設(shè)第i個(gè)食物源(i=1，2.SN)在D維空間中的位置可以被定義為Xi=(xi1,xi2,……,xiD)。跟隨蜂對(duì)這種食物的選擇主要是依靠食物源的回報(bào)率和收益比例的高低情況來判斷的，如果這種食物資源的回報(bào)率F(Xi)越高，那么這種食物源被其他跟隨蜂所選擇的的概率就會(huì)變得更大。跟隨蜂選中食物源i的概率表示為：(3-12)在公式(3-12)中：F(Xi)為該食物源的適宜度，其中適宜度數(shù)值越高，跟隨蜂選中該食物的幾率就會(huì)越大。引領(lǐng)蜂和跟隨蜂會(huì)對(duì)新的食物源進(jìn)行搜索。搜索的新食物源位置可表示為Vi=(vi1,vi2,……,viD)，搜索公式為(3-13)公式(3-13)中：j和k隨機(jī)產(chǎn)生滿足i∈{1，2……SN}，k∈{1，2……D}且i≠k，r是任意隨機(jī)數(shù)，其取值大小在-1和1之間。對(duì)食物源收益進(jìn)行比較，若出現(xiàn)的新食物源的收益比原食物源好時(shí)，則選擇新食物源，否則，就仍選擇原來的食物源。在設(shè)定的迭代次數(shù)后，若某一個(gè)食物源沒有獲得一定程度的改進(jìn)，則代表將其解為一個(gè)局部最優(yōu)解，該一個(gè)食物源也就應(yīng)當(dāng)被放棄。而相應(yīng)地的誘導(dǎo)蜂會(huì)改成跟隨者繼續(xù)追尋其他新鮮的食品來源。此時(shí)新的食物源的位置可表示為(3-14)公式(3-14)中：Xmax和Xmin分別為原來的食物Xi在每一維的上邊界和下邊界人工蜂群算法尋優(yōu)求解的具體流程可用如下步驟表示：Step1：首先初始化，然后隨機(jī)的產(chǎn)生數(shù)目為K個(gè)的食物源，進(jìn)而計(jì)算出K個(gè)食物源的對(duì)應(yīng)適應(yīng)度F(Xi)的值；Step2：跟隨蜂搜索食物源位置Xi的鄰域，并根據(jù)式(3-13)進(jìn)一步生成新的食物源位置Vi。對(duì)Xi與Vi的適應(yīng)度進(jìn)行計(jì)算，比較并保留更好的食物源位置；Step3：以選中的不同食物源的概率的大小為依據(jù)，跟隨蜂會(huì)選取一個(gè)食物源并搜索該食物源所在位置Xi的鄰域，并根據(jù)公式(3-13)進(jìn)一步生成新的食物源位置Vi。對(duì)Xi和Vi的適應(yīng)度大小進(jìn)行計(jì)算，通過比較保留下更好的食物源位置；Step4：對(duì)食物源數(shù)目進(jìn)行判斷，若出現(xiàn)放棄的食物源則根據(jù)公式(3-13)來尋找新的食物源。若未出現(xiàn)放棄的食物源，則進(jìn)入Step5；Step5：對(duì)已進(jìn)行的迭代次數(shù)進(jìn)行判斷，如果尚未達(dá)到最大的迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)入Step2，如果已經(jīng)達(dá)到最大的迭代次數(shù)，則將食物源的最優(yōu)位置進(jìn)行輸出。3.2.2人工蜂群算法的改進(jìn)由上文公式(3-13)可知，跟隨蜂以及引領(lǐng)蜂僅僅在Xij(t)周圍的一維鄰域內(nèi)進(jìn)行搜索，這也是算法搜索效率低的主要原因。針對(duì)提高ABC算法效率的相關(guān)研究中，文獻(xiàn)[55]提出了一個(gè)恒定參數(shù)來調(diào)整搜索的維度數(shù)，當(dāng)蜂群進(jìn)行搜索工作時(shí)，首先生成一個(gè)大小在0與1之間的隨機(jī)變量，通過將恒定參數(shù)與該隨機(jī)變量進(jìn)行比較，來判斷是否對(duì)這個(gè)維度的鄰域進(jìn)行搜過工作。如果隨機(jī)數(shù)大于恒定參數(shù)，則蜂群開始搜索該維度的鄰域，如果隨機(jī)數(shù)小于恒定參數(shù)，則蜂群不動(dòng)作，等待下一步指令。由此可知，如果恒定參數(shù)的值越大，蜂群在尋找食物源時(shí)搜索鄰域時(shí)的維度數(shù)也就越多，可以提高算法局部的搜索能力和加快算法收斂的速度。如果恒定參數(shù)的值越小，算法則具備較強(qiáng)的全局搜索能力。本節(jié)在提高算法符收斂效果方面也借鑒了這種思想，不同的是，我們引入的動(dòng)態(tài)參數(shù)MR是一個(gè)逐漸增大的值，這樣會(huì)讓算法在收斂初期的全局收斂能力強(qiáng)，在收斂后期的局部收斂能力強(qiáng)。MR取值如式(3-15)所示：(3-15)式中，F(xiàn)E是算法在收斂過程中評(píng)價(jià)次數(shù)，是一個(gè)累計(jì)變化的數(shù)值，MaxFEs是算法初始時(shí)設(shè)定的最大評(píng)價(jià)次數(shù)，是恒定不變的。由上文公式(3-13)可知，新食物源的產(chǎn)生也只是在Xij(t)附近，這樣會(huì)降低算法的種群多樣性，降低算法局部的收斂能力，會(huì)讓整個(gè)的尋優(yōu)求解過程變得緩慢，降低求解的精度。公式(3-16)、(3-17)、(3-18)與(3-19)為近些年來國內(nèi)外的學(xué)者們針對(duì)傳統(tǒng)ABC算法在搜索策略上的不足提出的一些改進(jìn)后的ABC算法搜索策略。(3-16)(3-17)(3-18)(3-19)其中，r,k∈{1,2……SN},r≠k≠i,j∈{1，2……D}；Xbest是種群的全局最優(yōu)個(gè)體，式(3-16)【56】和式(3-17)【57】中新的食物源出現(xiàn)在隨機(jī)選取的位置附近，這兩種搜索策略能具有較強(qiáng)的全局收斂能力，但是其收斂的速度相對(duì)要慢一點(diǎn)；公式(3-18)[58]和式(3-19)[59]中新的食物源出現(xiàn)在全局最優(yōu)解的周圍，這兩種搜索策略具有較強(qiáng)的局部收斂能力，但是它們跳出局部最優(yōu)解的能力較差。上述四種搜索策略以及傳統(tǒng)ABC算法的搜索策略都各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是它們?cè)谒惴ǖ慕Y(jié)構(gòu)以及蜂群的進(jìn)化方式都是一樣的，僅僅只是在性能方面有些許的不同，針對(duì)它們的共性以及差異性，可以相互取長補(bǔ)短，協(xié)同進(jìn)化。因此，本文利用上述五種搜索策略相互取長補(bǔ)短，在傳統(tǒng)的人工蜂群算法的基礎(chǔ)上面引入了協(xié)同進(jìn)化的思想。主要體現(xiàn)在，搜索策略集包含了五種搜索策略，蜂群在開始搜索工作時(shí)，需要依次從搜索策略集中選取一種策略作為蜂群尋找新食物源的方式，所以新食物源是在搜索策略集中五種策略的共同工作下形成的，新的搜索策略集如式(4-2O)所示。(3-20)其中，M=i(mod5)+1，M∈{1，2，3，4，5}。獲得最優(yōu)解的流程圖如圖3.1所示圖3.1改進(jìn)后的ABC算法尋求最優(yōu)解流程圖改進(jìn)后的ABC算法尋優(yōu)求解的具體步驟如下：Step1：對(duì)蜂群參數(shù)進(jìn)行初始化，根據(jù)引領(lǐng)蜂的數(shù)量隨機(jī)產(chǎn)生初始解；Step2：計(jì)算每個(gè)引領(lǐng)蜂尋找到的食物源適應(yīng)度的值；Step3：針對(duì)所有引領(lǐng)蜂，根據(jù)式(3-15)和式(3-20)產(chǎn)生一種新的食物源，通過計(jì)算其適應(yīng)程度，使適應(yīng)性比較高的食物源成為接下來的新食物源；Step4：通過計(jì)算上一步產(chǎn)生的新鮮食物來源的選擇目標(biāo)函數(shù)值，通過公式(3-12)可以得出其相對(duì)應(yīng)的選取概率pi；Step5：跟隨蜂將以概率pi，的大小作為新食物源選取的判斷依據(jù)，然后根據(jù)公式(4-15)和式(4-20)再次尋找新的食物源，對(duì)新食物源的目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，選取適應(yīng)度較高的食物源作為新的食物源；Step6：如果經(jīng)過limit迭代次數(shù)后引領(lǐng)蜂對(duì)應(yīng)的食物源一直不會(huì)發(fā)生改變，該引領(lǐng)蜂將會(huì)轉(zhuǎn)換為偵查蜂，然后以公式(3-14)為根據(jù)生成新的食物源；Step7：將全局最優(yōu)解記錄下來，同時(shí)轉(zhuǎn)入Step3，直到算法迭代次數(shù)達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)為止。3.2.3算法測試為了分析改進(jìn)ABC算法效果，本文利用了4個(gè)經(jīng)典測試函數(shù)對(duì)傳統(tǒng)的ABC算法、目前較為常用的GABC算法與改進(jìn)ABC算法尋優(yōu)效果進(jìn)行對(duì)比，測試所使用到的函數(shù)如表3.1所示，其中U、M、S和N依次表示為單峰函數(shù)、多峰函數(shù)、可分函數(shù)以及不可分函數(shù)。本實(shí)驗(yàn)的仿真在IntelCorei5-7300HQCPU、8GB內(nèi)存、2.50GHz主頻的便攜式計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，采用Matlab軟件開發(fā)環(huán)境進(jìn)行模擬分析。表3.1測試函數(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)定SN=30，limit=SN×D，本文設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)的最大評(píng)價(jià)次數(shù)是MaxFEs=5000×D。對(duì)上述三種算法分別仿真實(shí)驗(yàn)30次后得到四種最優(yōu)值的結(jié)果。數(shù)值實(shí)驗(yàn)用MATLAB實(shí)現(xiàn)，3種算法在D=60和D=100時(shí)仿真結(jié)果如表4.2和表4.3所示。表3.2D=60時(shí)三種算法的優(yōu)化性能比較表3.3D=100時(shí)三種算法的優(yōu)化性能比較由表4.2和表4.3可以看出，在單峰函數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于函數(shù)f1和f2，三種算法都未能求出理論最優(yōu)值，但是在求解結(jié)果的精度與穩(wěn)定性方面，與傳統(tǒng)的ABC算法和常用的GABC算法相比，本文所提的改進(jìn)后的ABC算法效果更好。在多峰值函數(shù)f3和f4的仿真實(shí)驗(yàn)中，特別是對(duì)于函數(shù)f3而言，采用改進(jìn)后的ABC算法求解效果不理想，沒有求解到理論的最優(yōu)值。木文在傳統(tǒng)ABC算法的基礎(chǔ)上引入了動(dòng)態(tài)參數(shù)來調(diào)整搜索維度數(shù)，這種思想與差分進(jìn)化策略里面交叉操作比較相似，而且對(duì)于函數(shù)/而言，差分進(jìn)化算法也無法取得比較好的求解效果。傳統(tǒng)的ABC算法和常用的GABC算法均可以能夠較為準(zhǔn)確地求得函數(shù)f3的多種理論上的最優(yōu)值，說明在對(duì)函數(shù)f3尋優(yōu)求解時(shí)，如果搜索的維度數(shù)很高，會(huì)導(dǎo)致函數(shù)f3的不收斂。針對(duì)函數(shù)f4來說，傳統(tǒng)的ABC算法和GABC算法均無法搜索尋得各種理論的最優(yōu)值，而通過改進(jìn)的ABC算法則是可以直接求得各種理論的最優(yōu)值。多峰不可分函數(shù)f4是一種非常復(fù)雜且非線性的函數(shù)，通過優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行尋優(yōu)求解的時(shí)候，會(huì)存在大量局部最優(yōu)的情況，本文所提的改進(jìn)后的ABC算法通過引入了動(dòng)態(tài)參數(shù)以及搜索策略集的形式，提高了算法跳出局部最優(yōu)解的能力，改善了尋求求解的效果。四個(gè)測試函數(shù)f1、f2、f3和f4在D=60尋優(yōu)求解時(shí)的收斂曲線分別如圖圖4.2-圖4.5所示。由圖可知，用改進(jìn)ABC算法對(duì)函數(shù)f1和f2進(jìn)行尋優(yōu)求解時(shí)，兩個(gè)函數(shù)收斂曲線類似于一條線性遞減的直線，尋優(yōu)求解速度極快。對(duì)于函數(shù)f3來說，盡管采用改進(jìn)ABC算法的收斂曲線不是線性遞減的，但是與另外兩種算法比較，收斂速度更快，精度更高。對(duì)于f4來說，通常采用算法對(duì)其進(jìn)行搜索維度的尋優(yōu)求解時(shí)極易陷入一些局部最優(yōu)求解，但是本文中所采用的是經(jīng)過改進(jìn)后的abc算法在搜索維度的過程中引入了動(dòng)態(tài)參數(shù)來進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整搜索維度參數(shù)以及增加的尋優(yōu)策略集，與其他兩種算法相比，本算法在設(shè)計(jì)上具備了更強(qiáng)的跳出部分局部最優(yōu)解的能力，可以提高本算法的尋優(yōu)效果。3.3風(fēng)光儲(chǔ)混合儲(chǔ)能容量配置算例分析3.3.1優(yōu)化配置結(jié)果及比較分析前文已經(jīng)收集到我國某一地方典型的歷史資料及其風(fēng)速、溫度和24小時(shí)內(nèi)太陽能光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，現(xiàn)以該地的微電網(wǎng)為主要研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行混合式儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置，表3.4所示為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要參數(shù)，工程使用的總年限為20年，fL_max=0.05，fel_max=0.3。表3.4混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要參數(shù)(1)不含儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)風(fēng)光混合發(fā)電系統(tǒng)針對(duì)不含儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)風(fēng)光混合發(fā)電系統(tǒng)，其負(fù)荷缺電率fL和能量損失率fel。結(jié)果如表3.5所示。表3.5未配置儲(chǔ)能裝置時(shí)的fL和fel指標(biāo)指標(biāo)值fL0.3547fel0.2367由表3.5可知，如果孤立微電網(wǎng)不配置儲(chǔ)能裝置，系統(tǒng)的負(fù)荷缺電率和能量損尖率處于一個(gè)較高的水平。其中fL=0.3547，表示系統(tǒng)在工作過程總是有大量利用率低下的風(fēng)能和太陽能；fel=0.2367，表示系統(tǒng)在工作過程中，長期處于缺電狀態(tài)，系統(tǒng)的供電不穩(wěn)定。(2)配置混合儲(chǔ)能裝置的孤立微電網(wǎng)風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)針對(duì)3.1節(jié)所建立的優(yōu)化模型，分別采用傳統(tǒng)ABC算法、GABC算法以及本文所提的改進(jìn)ABC算法分別對(duì)本算例中的風(fēng)光混合微電網(wǎng)進(jìn)行混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置。三種算法的迭代求解過程如圖3.6、圖3.7和圖3.8所示，最終的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置結(jié)果如表3.6所示。由圖3.6、圖3.7、圖3.8和表3.6的數(shù)據(jù)可知，負(fù)荷缺電率fL與能量損失率fel均在設(shè)定范圍內(nèi)，且與不含儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)風(fēng)光混合發(fā)電系統(tǒng)相比