基于改進遺傳算法的微電網能量管理系統的研究

摘要：主要研究了微電網的能量管理優化問題，提出了一種分層分布式微電網能量管理系統的構建方案，并設計了具有發電預測、經濟調度、需求響應和聯絡線功率控制等功能的微電網能量管理系統軟件。在此基礎上提出了一種以微電網總運行成本最小為目標的基于改進遺傳算法的能量管理優化方法，并通過仿真驗證了算法的有效性。

關鍵詞：微電網；能量管理系統；優化方法；改進遺傳算法

中圖分類號：F273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）35-0191-04

隨著全球性能源危機，低碳、清潔的可再生能源成為研究熱點，但分布式電源特別是可再生能源存在間歇性、不可控性，大規模直接接入會對電力系統的安全穩定運行、供電質量造成影響。微電網技術可以很好地協調電網和分布式發電的矛盾，已被公認為是分布式電源最有效的利用方式，是許多國家電力發展戰略的重點之一。[1，2]

微電網的穩定運行和能量管理需要對各類運行信息進行采集和處理，通過合理改變微電網中各類電源的工作狀態，進行必要的負荷控制，從而達到改善用戶用電可靠性和提高能源利用經濟效益的目的。[3，4]

本文首先提出了一種分層分布式微電網能量管理系統的構建方案，并設計了微電網能量管理系統（microgrid energy management System，簡稱MEMS）軟件，具有發電預測、經濟調度、需求響應和聯絡線功率控制等功能。其次在此基礎上提出了一種以微電網總運行成本最小為目標的基于改進遺傳算法的能量管理優化方法，并通過仿真驗證了本文所提出的算法的有效性。

一、微電網能量管理系統

1.微電網能量管理系統構建

本文提出的微電網能量管理系統將微電網監控和能量管理結合起來，建立一體化信息處理平臺，既有利于系統的安全穩定運行，又有助于對微電網完成更加實時、便捷和精確的能量管理，得出更加具備實際操作性的能量管理策略，具有很強的靈活性。[5]

在建設微電網能量管理系統時，本文借鑒了IEC61850標準中智能變電站建設的相關經驗，[6]將系統分為三層結構：系統調度層、集中控制層、就地控制層，如圖1所示。

2.微電網能量管理系統軟件

從圖中三種算法結算結果的對比得知，本文所使用的改進遺傳算法在收斂性能上具有明顯優勢。

三、結論

本文主要研究了微電網能量管理系統的構建方案，并設計了具有發電預測、經濟調度、需求響應和聯絡線功率控制等功能的微電網能量管理系統軟件。在此基礎上提出了一種基于風光儲的互動型微電網能量管理優化方法，該方法在基于變時間尺度的基礎上，采用了如下優化處理方法：通過對優化地區的負荷數據、風光數據進行調研及預測，以經濟性最優為指導思想，建立總運行成本最小的目標函數；設置約束條件，約束條件除考慮常規的運行約束條件外還考慮響應調度和儲能優化；采用改進的遺傳算法在滿足各約束條件的前提下，使得微電網個體逐步向最優解靠近。

通過上述優化處理方法得到微電網的能量管理指令，滾動發布超短時調度指令，實現短時的微電網內功率平衡，實現對預測偏差的修正以及對事件的響應，從而體現能量優化的意義。在實現經濟運行的前提下，更體現了與配電網的互動，接收配電網的調度指令，實現需求響應、定聯絡線功率等要求，從而推動微電網控制技術向智能電網方向發展，為微電網中的經濟調度以及遺傳算法在微電網中的應用提供了有價值的參考。

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（責任編輯：孫晴）