微電網(wǎng)仿真軟件常用的微電網(wǎng)仿真軟件01HomerPro微電網(wǎng)規(guī)劃軟件02常用的微電網(wǎng)仿真軟件PART01HomerProPVsystHydrid2PDMGDER-CAM等目前應(yīng)用較為廣泛的軟件是由美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NationalRenewableEnergyLaboratory，NREL)資助開(kāi)發(fā)的混合電力系統(tǒng)優(yōu)化軟件HOMER；美國(guó)電力可靠性技術(shù)協(xié)會(huì)(ConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolutions，CERTS)資助開(kāi)發(fā)的DER-CAM軟件以及混合發(fā)電系統(tǒng)仿真軟件Hybrid2。HOMER以工程全壽命周期成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，確定微網(wǎng)內(nèi)部分布式能源以及儲(chǔ)能的最優(yōu)容量配置。HOMER雖能對(duì)間歇式電源與儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真和優(yōu)化容量配置，但無(wú)法自動(dòng)生成平滑輸出、削峰填谷等場(chǎng)景下的目標(biāo)曲線，需要人工進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行輸入，不能很好地滿足用戶需求。其建模能力較靈活，但其容量確定方法為窮舉法,優(yōu)化功能較弱。Hybrid2仿真軟件是1996年6月由美國(guó)能源部支持，可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)采用常，用的VisualBasic語(yǔ)言編寫的一款既使用靈活又方便、易學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件，可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員長(zhǎng)期預(yù)測(cè)和評(píng)估某個(gè)混合電源系統(tǒng)的各種性能。它既可以進(jìn)行性能仿真，又可以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性仿真。該軟件建模所需條件包括:LoadsModule(負(fù)載模型)、Site/ResourceModule(地區(qū)/資源模型)和PowerSystemModule(電力系統(tǒng)模型)。Hybrid2仿真軟件要求先設(shè)置數(shù)據(jù)時(shí)間步長(zhǎng)，再利用文本文件導(dǎo)人相應(yīng)的數(shù)據(jù)。對(duì)于仿真出的結(jié)果，用戶既可以在軟件上觀察、分析以時(shí)間序列為基礎(chǔ)的曲線圖，也可以分析軟件輸出的-一個(gè)總結(jié)性的文本文件。Hybrid2具有強(qiáng)大的仿真能力，對(duì)分布式電源和蓄電池建立了較為精確的模型，能夠在時(shí)間序列下進(jìn)行準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)仿真。Hybrid2雖具有強(qiáng)大的仿真功能但不具備優(yōu)化功能，也不能完全滿足用戶需求。DER-CAM軟件以微網(wǎng)年供能成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，確定微網(wǎng)內(nèi)分布式能源最優(yōu)的容量組合以及運(yùn)行計(jì)劃，但不能對(duì)孤立微網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃。天津大學(xué)開(kāi)發(fā)的PDMG軟件提供了智能微電網(wǎng)的確定性規(guī)劃和隨機(jī)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃兩種模型，采用兩階段的建?？蚣?，能滿足設(shè)備選型與定容，單目標(biāo)優(yōu)化與多目標(biāo)優(yōu)化，并考慮負(fù)荷增長(zhǎng)、設(shè)備故障率，靈活實(shí)用的運(yùn)行控制策略等多方面的應(yīng)用需求。在對(duì)微網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)后，如何在滿足安全性、可靠性和供電質(zhì)量等約束條件下，對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)的各種電源、儲(chǔ)能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，合理分配出力，實(shí)現(xiàn)冷、熱、電各種能源的綜合優(yōu)化，以達(dá)到分布式能源微網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，是微網(wǎng)理論研究中的另一個(gè)核心問(wèn)題。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究中，主要考慮如下優(yōu)化目標(biāo):(1)微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行成本最低。運(yùn)行成本包括分布式電源的運(yùn)行管理成本、能耗成本、微網(wǎng)與主網(wǎng)間的能量交互成本(并網(wǎng)微網(wǎng))，以及熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制熱收益構(gòu)成的負(fù)成本。(2)微網(wǎng)系統(tǒng)折舊成本最低。該目標(biāo)基于系統(tǒng)的運(yùn)行成本，并考慮分布式電源的安裝成本折舊因素。(3)微網(wǎng)系統(tǒng)的環(huán)境效益最高。即污染物排放治理所需費(fèi)用最少。并網(wǎng)微網(wǎng)的微網(wǎng)與主網(wǎng)間運(yùn)行控制策略可分為如下三種:(1)優(yōu)先利用微網(wǎng)內(nèi)的分布式電源來(lái)滿足網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷需求。允許從主電網(wǎng)吸收功率，但是不允許向主電網(wǎng)輸出功率。(2)微網(wǎng)內(nèi)的分布式電源與主電網(wǎng)協(xié)同參與系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化，但仍然是允許從主電網(wǎng)吸收功率，不允許向主電網(wǎng)輸出功率。(3)微網(wǎng)可以與主電網(wǎng)自由雙向交換功率。并網(wǎng)微網(wǎng)的微網(wǎng)與主網(wǎng)間運(yùn)行控制策略可分為如下三種:(1)優(yōu)先利用微網(wǎng)內(nèi)的分布式電源來(lái)滿足網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷需求。允許從主電網(wǎng)吸收功率，但是不允許向主電網(wǎng)輸出功率。(2)微網(wǎng)內(nèi)的分布式電源與主電網(wǎng)協(xié)同參與系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化，但仍然是允許從主電網(wǎng)吸收功率，不允許向主電網(wǎng)輸出功率。(3)微網(wǎng)可以與主電網(wǎng)自由雙向交換功率。孤立微網(wǎng)的運(yùn)行策略主要考慮微網(wǎng)內(nèi)的功率平衡和負(fù)荷滿足。HomerPro微電網(wǎng)規(guī)劃軟件HomerPro微電網(wǎng)規(guī)劃軟件PART02美國(guó)NationalRenewableEnergyLaboratory開(kāi)發(fā)的HOMER,以智能微電網(wǎng)全壽命周期成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，利用枚舉法確定智能微電網(wǎng)中分布式電源的最優(yōu)容量配置、智能微電網(wǎng)與電網(wǎng)的最優(yōu)交換功率上限以及相應(yīng)的運(yùn)行計(jì)劃等，并提供了靈敏度分析功能，方便用戶考慮設(shè)備單價(jià)、電價(jià)等的不確定性，同時(shí)支持氣象與負(fù)荷的歷史小時(shí)級(jí)數(shù)據(jù)和月均值兩種方式，采用序貫分析法對(duì)智能微電網(wǎng)的配置進(jìn)行全年的運(yùn)行分析。下面結(jié)合一個(gè)風(fēng)光蓄柴型海島獨(dú)立智能微電網(wǎng)的優(yōu)化配置來(lái)闡述HOMER軟件的應(yīng)用。具體要求是結(jié)合該海島生活用電的實(shí)際負(fù)荷和用電特征，采用風(fēng)光蓄柴混合供電的方式，以總凈現(xiàn)成本最低為配置目標(biāo)，即以最小的投資成本滿足海島負(fù)載的用電要求為目標(biāo)，針對(duì)各供電電源的功率配置問(wèn)題采用HOMER軟件進(jìn)行仿真分析，最終確定相應(yīng)負(fù)荷條件和供電要求下的最優(yōu)功率配置方案，使得該風(fēng)光蓄柴混合供電系統(tǒng)能最大限度地發(fā)揮其優(yōu)越性、經(jīng)濟(jì)性，降低其供電成本。利用HOMER軟件進(jìn)行優(yōu)化配置（1）新建一個(gè)HMR文件打開(kāi)HOMER軟件，單擊按鈕，新建一個(gè)HMR文件，并以“風(fēng)光蓄柴仿真文件.hmr”為文件名保存在指定的文件夾中。利用HOMER軟件進(jìn)行優(yōu)化配置（2）繪制風(fēng)光蓄柴智能微電網(wǎng)系統(tǒng)原理框圖在圖6-5所示的界面中單擊按鈕，彈出添加智能微電網(wǎng)系統(tǒng)單元界面，選中PrimaryLoad1復(fù)選框、PV復(fù)選框、WindTurbine1復(fù)選框、Generator1復(fù)選框、Battery復(fù)選框，構(gòu)成圖6-6所示的風(fēng)光蓄柴智能微電網(wǎng)系統(tǒng)原理框圖。利用HOMER軟件進(jìn)行優(yōu)化配置（3）輸入負(fù)荷的日用電功率信息在圖6-6所示的風(fēng)光蓄柴智能微電網(wǎng)系統(tǒng)原理框圖中單擊星按鈕，打開(kāi)負(fù)載輸人框，依據(jù)圖6-4海島居民每月平均各小時(shí)的用電負(fù)載功率，在圖6-7的load(kW)欄中輸入每月用電負(fù)荷的平均日功率數(shù)據(jù)。利用HOMER軟件進(jìn)行優(yōu)化配置（4）輸人發(fā)電機(jī)組和發(fā)電裝置的詳細(xì)信息在HOMER軟件中輸人發(fā)電機(jī)組和發(fā)電裝置的詳細(xì)技術(shù)選項(xiàng)、單元成本、每個(gè)發(fā)電機(jī)組或發(fā)電裝置的尺寸和號(hào)碼，進(jìn)行模擬。單元成本只是一個(gè)模擬數(shù)據(jù),并不反映真實(shí)的市場(chǎng)成本。單擊原理框圖中的按鈕，打開(kāi)柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入窗口，在圖6-9所示柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入窗口中，輸人相應(yīng)的值。其中O&M代表操作和維護(hù)，O&M不應(yīng)包括燃料成本，因?yàn)镠OMER軟件會(huì)單獨(dú)計(jì)算燃料成本。資源的詳細(xì)信息描述的是一年中每小時(shí)可用的太陽(yáng)輻射、風(fēng)力、水力、燃料資源的值。對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能和水力資源，用戶可以從一個(gè)文件導(dǎo)人數(shù)據(jù)，也可以使用HOMER輸入。在圖6-8所示的原理框圖中單擊按鈕，打開(kāi)風(fēng)力資源輸入窗口如圖6-14所示，選中Importhourlydatafile單選按鈕，單擊ImportFile..按鈕，打開(kāi)Sample_Wind_Data.wnd或根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速情況直接輸入相應(yīng)的風(fēng)速值。在這里根據(jù)表6-3所示的海島歷史風(fēng)速記錄直接輸人。（6）設(shè)置和查看優(yōu)化變量在窗口工具條中，單擊按鈕查看優(yōu)化變量，彈出的SearchSpace窗口如圖6-19所示，窗口中包含用戶輸入的所有優(yōu)化變量，可以在表中增加、刪除、編輯。在圖6-19中，G10代表Generic10kilowattwindturbine，Genl代表Generator1，HOMER模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)考慮圖6-19中所有的組合(配置)。例如2(G10)，1(Gen1),1(Battery),3(Converter)或者2x1x1x3等組合(配置)。（7）查看優(yōu)化結(jié)果HOMER軟件將考慮用戶在組件中輸人的優(yōu)化變量的所有組合(配置)，并且排除不可行的系統(tǒng)組合(配置)。例如，不能滿足負(fù)載要求的組合(配置)，不能滿足資源要求的組合(配置)或者不能滿足用戶指定的限制要求的組合(配置)等。單擊Calculate按鈕開(kāi)始進(jìn)行優(yōu)化分析。當(dāng)HOMER軟件運(yùn)行時(shí)，進(jìn)度指示器顯示分析結(jié)束剩余時(shí)間，如圖6-20所示。（7）查看優(yōu)化結(jié)果當(dāng)模擬結(jié)束時(shí)，單擊優(yōu)化結(jié)果表(OptimizationResults),再選中Overall單選按鈕，查看所有的可行組合(配置)，如圖6-21所示。在圖6--21中，HOMER找出了八個(gè)可行的組合，它們按成本效益由少到多排列。成本效益的計(jì)算是基于凈現(xiàn)值的，標(biāo)簽是TotalNPC?？梢钥吹皆谶@個(gè)例子中，可行的方案是柴油發(fā)電機(jī)組和蓄電池組的組合，它比兩個(gè)含有光伏發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的方案更勝一籌。（8）完善優(yōu)化結(jié)果通過(guò)前面的仿真結(jié)果可知,如果系統(tǒng)中減少光伏發(fā)電組件.將會(huì)減少系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電量。單擊原理框圖中的按鈕，打開(kāi)光伏發(fā)電裝置參數(shù)輸人窗口，在Sizestoconsider表中，增加1和2，HOMER軟件將會(huì)用1、2、3、4、5、6、8進(jìn)行模擬，如圖6-24所示。（8）完善優(yōu)化結(jié)果單擊Calculate按鈕進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)仿真計(jì)算完成后，在結(jié)果表中將顯示新結(jié)果，剛添加的值也被算人其中。在圖6-22中所看到的，光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組、轉(zhuǎn)換器組合類型中最具成本效益的組合包含光伏發(fā)電組件功率是1kW。在分類優(yōu)化結(jié)果表中，雙擊第二行，顯示詳細(xì)信息如圖6--25和圖6-26所示，系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電量由5%下降為1%。（8）完善優(yōu)化結(jié)果HOMER軟件通過(guò)減小光伏發(fā)電裝置來(lái)降低多余電量，幫用戶完善了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是可持續(xù)發(fā)展的清潔能源，在不受地域、光照資源及風(fēng)力資源限制的條件下，應(yīng)要盡量保證光伏和風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量，所以還可以進(jìn)一步優(yōu)化，以達(dá)到增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出力，減小柴油發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量及出力的目的，以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的配置。（9）添加敏感性變量的優(yōu)化通過(guò)改變輸入風(fēng)速的scaledannualaverage值和柴油的價(jià)格等敏感性變量，并利用這些變量進(jìn)行敏感性仿真分析。敏感性仿真分析能夠探究年平均風(fēng)速的變化和柴油價(jià)格的變化對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的影響。單擊按鈕，打開(kāi)風(fēng)力資源輸入框;單擊按鈕，打開(kāi)敏感性輸入框，在圖6-27所示的表中輸人4.5、5.0、5