A method to improve the net present value of profit for isolated microgrid with new energy sources. It includes collecting basic data, evaluating the life-cycle economy of isolated microgrid, determining optimization variables, obtaining the numerical curve of the net present value of profit of isolated microgrid with optimization variables, obtaining the polynomial function of the net present value of profit with respect to optimization variables, and finding the maximum of the corresponding net present value of profit of isolated microgrid. Thus, the system operation mode which can significantly improve the net present value of the profit of the isolated microgrid is obtained. The invention focuses on improving the net present profit value which can reflect the economic benefit of the whole life cycle of the isolated microgrid, and the time scale covered by the optimization objective is more comprehensive. At the same time, the optimization object can be selected according to the actual operation of the isolated microgrid, and the most important factor affecting the economic benefits of the isolated microgrid can be selected by the life-cycle economic evaluation method, which avoids the blindness of the optimization process, reduces the workload and makes the practical significance of the optimization process more clear.
【技术实现步骤摘要】
一种提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法
本专利技术属于电力系统分析和控制
，特别是涉及一种提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法。
技术介绍
作为能源互联网发展的重要组成部分，微电网技术获得了越来越多的重视和关注。微电网在分布式电源和新能源的灵活、高效应用以及智能控制操作方面具有不可替代的重要作用和巨大的发展潜能。微电网技术是解决能源危机、发展新能源的重要研究课题。微电网是一个自治系统，能够实现自我控制、管理和保护，既可以接入外部电网并网运行，也可以断开与其他电网的联系孤立运行。孤立微电网可以用于对海岛等偏远地区供电。海岛等偏远地区以前主要是依赖小容量的柴油发电机供电，存在着供电可靠性低、供电成本高的缺点。孤立微电网可以接入新能源，其供电方式更为清洁、灵活，将会显著改善海岛等偏远地区的供电情况。然而，孤立微电网中的新能源设备和储能装置的投资费用高昂，再加上孤立微电网一般是小型的发配电系统，所供用电负荷总量较小，孤立微电网系统能否取得较好的经济效益就成为了现实问题。因此，如何提高作为衡量孤立微电网经济性指标之一的利润净现值就成为了工程学术界关注的焦点之一。目前，孤立微电网的建设、运行还处于摸索阶段，并没有形成针对孤立微电网经济效益进行改善的成熟方法。现有的方法大多是利用智能优化算法对孤立微电网的运行成本进行优化，从而得到孤立微电网的经济运行方案。但是这类方法只关注改善阶段性的经济效益指标，缺少对孤立微电网整体目标即全寿命周期经济效益指标的考量，所得优化方案局限性大，仅能提高孤立微电网局部时间尺度上的经济效益。而且所采用的智能优化算法计算量大、盲...
【技术保护点】
1.一种提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法，其特征在于：所述的提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1)收集整理全寿命周期经济性评估所需的基础数据，主要包括孤立微电网的运行数据和系统经济参数、微电网中设备的使用数据和经济参数，并确定孤立微电网的运行调度策略；步骤2)利用上述基础数据对孤立微电网进行全寿命周期经济性评估，得到孤立微电网全寿命周期内的总支出净现值Cnpv，其中包括还贷费用净现值CRPnpv、燃料费用净现值CFnpv、运行维护费用净现值CMnpv以及设备替换费用净现值CRnpv，并求出各项支出费用净现值占总支出费用净现值的比例；步骤3)根据求得的各项支出费用净现值的百分比，确定影响孤立微电网全寿命周期总支出净现值大小的最关键变量，并将其选作优化变量；步骤4)在合理的取值范围内改变优化变量的数值，并针对优化变量的每种取值情况，通过仿真计算更新经济性评估所需的基础数据，然后利用全寿命周期经济性评估方法计算相应的孤立微电网利润净现值VNPP，从而得到孤立微电网利润净现值随优化变量变化的数值曲线；步骤5)利用最小二乘法对上述利润净现值变化曲线进行...
【技术特征摘要】
1.一种提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法，其特征在于：所述的提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1)收集整理全寿命周期经济性评估所需的基础数据，主要包括孤立微电网的运行数据和系统经济参数、微电网中设备的使用数据和经济参数，并确定孤立微电网的运行调度策略；步骤2)利用上述基础数据对孤立微电网进行全寿命周期经济性评估，得到孤立微电网全寿命周期内的总支出净现值Cnpv，其中包括还贷费用净现值CRPnpv、燃料费用净现值CFnpv、运行维护费用净现值CMnpv以及设备替换费用净现值CRnpv，并求出各项支出费用净现值占总支出费用净现值的比例；步骤3)根据求得的各项支出费用净现值的百分比，确定影响孤立微电网全寿命周期总支出净现值大小的最关键变量，并将其选作优化变量；步骤4)在合理的取值范围内改变优化变量的数值，并针对优化变量的每种取值情况，通过仿真计算更新经济性评估所需的基础数据，然后利用全寿命周期经济性评估方法计算相应的孤立微电网利润净现值VNPP，从而得到孤立微电网利润净现值随优化变量变化的数值曲线；步骤5)利用最小二乘法对上述利润净现值变化曲线进行拟合，得到利润净现值关于优化变量的多项式函数；步骤6)将求得的多项式函数作为目标函数，利用黄金分割法进行一维搜索，计算得出目标函数的最优解，即获得优化变量的最优值；针对优化变量的最优值再利用步骤4)所述方法求出相应的孤立微电网利润净现值的最大值，从而得到能够显著提高孤立微电网利润净现值的系统运行方式。2.根据权利要求1所述的提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的孤立微电网的运行数据主要包括系统寿命、典型年系统平均每小时的燃料耗量、典型年新能源平均每小时的发电功率、典型年柴油发电机的运行时间以及负荷功率情况；系统经济参数包括利率、总通胀率、残值率、燃料费用年增长率、税率、可再生能源税收补贴、贴现率在内的宏观经济参数以及每升燃油价格、负荷电价、设备运输费用、电网建设费用、首付款比重、贷款年限、典型年系统管理费用在内的具体经济参数；孤立微电网中设备的使用数据包括各种设备的装备数量和设备的额定使用寿命；设备的经济参数包括设备采购费用、安装费用以及运行维护费用；而孤立微电网的运行调度策略主要有负荷跟踪策略和循环充放策略两种；在这两种调度策略中，孤立微电网中的负荷需求总是优先由新能源来满足，负荷需求电量减去新能源发电量得到净负荷；负荷跟踪策略中，柴油发电机跟踪净负荷运行，储能电池只用来补偿超过柴油发电机额定输出功率的净负荷缺额；循环充放策略中，柴油发电机则主要用来对储能电池充电，并用储能电池跟踪净负荷的变化。3.根据权利要求1所述的提高含新能源的孤立微电网利润净现值的方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的利用上述基础数据对孤立微电网进行全寿命周期经济性评估，得到孤立微电网全寿命周期内的总支出费用净现值Cnpv，其中包括还贷费用净现值CRPnpv、燃料费用净现值CFnpv、运行维护费用净现值CMnpv以及设备替换费用净现值CRnpv，并求出各项支出费用净现值占总支出费用净现值的比例的具体方法如下：首先，分析孤立微电网投资建设期的经济性；计算孤立微电网建设的初始投资费用CS：CS＝CE+CI+CMT+CG+CO(1)式中，CE表示主要设备采购费用；CI表示设备安装费用；CMT表示设备运输费用；CG表示网架建设费用；CO表示孤立微电网中包括变压器、开关装置、熔断器和控制设备在内的其他设备投资费用；主要设备采购费用CE体现了孤立微电网中各主要设备在投资建设阶段的总成本；在这里，孤立微电网中的新能源发电方式仅考虑常见的风电和光伏两种；主要设备采购费用CE的计算公式如下：式中，NW是孤立微电网中接入的风力发电机数目；CWj、CPV分别是第j台风机和光伏系统的总采购费用；ND是孤立微电网中含有的柴油发电机数目；CDj、CBat、CC、CDump分别是第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷的采购费用；第j台风机的总采购费用CWj和光伏系统的总采购费用CPV的计算公式如下：CWj＝CWGj+CWTj(3)CPV＝CPVP+CPVR+CMPPT(4)式中，CWGj、CWTj分别是第j台风机的机组和塔筒的采购费用；CPVP、CPVR、CMPPT则分别是光伏电池板、光伏支架和最大功率追踪器的采购费用；设备安装费用CI由下式计算：式中，CIWj、CIPV、CIDj、CIBat、CIC、CIDump分别是第j台风机、光伏系统、第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷的安装费用；CMT、CG和CO则由系统实际支出情况确定；计算孤立微电网的投资贷款金额Cloan的计算公式如下：Cloan＝CS(1-fdp)(6)式中，fdp表示投资首付款金额占初始投资费用的比率；贷款年限TL和利率i均由实际贷款情况确定；根据投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i就能够计算出还贷年金CRPa，计算公式如下：然后，分析孤立微电网每年的支出情况，主要涉及到孤立微电网中的设备在运行维护以及报废回收阶段的经济特性；计算孤立微电网在第n年的总支出C(n)，公式如下：C(n)＝CRP(n)+CF(n)+CM(n)+CR(n)(8)式中，CRP(n)表示第n年的还贷金额；CF(n)表示第n年购买燃料的费用；CM(n)表示运行维护费用；CR(n)表示替换设备的支出；其中，第n年的还贷金额CRP(n)的计算公式如下：该式表示在还贷年限内，孤立微电网每年的还贷金额就等于还贷年金；在超过还贷年限后孤立微电网的还贷金额就为零；计算孤立微电网在第n年支出的燃料费用，公式如下：CF(n)＝8760Lfa(n)cf(1+f)n(10)式中，Lfa(n)是孤立微电网第n年平均每小时消耗的燃油量；cf是单位燃油价格；f是燃油费用年增长率；计算孤立微电网在第n年支出的运行维护费用，公式如下：式中，PWa(n)、PPVa(n)分别表示孤立微电网中的风机和光伏在第n年平均每小时的发电功率；cMW、cMPV分别表示风机和光伏产出单位电能的运行维护费用；hD(n)是柴油发电机在第n年的总运行时间；cMD是柴油发电机平均每小时的运行维护费用；cMBat是储能电池每年的运行维护费用占其采购费用的百分比；CMsys是孤立微电网中其他设备的运行维护费用；CAdmin是孤立微电网每年的管理费用；g是总通胀率；以上这些参数均由孤立微电网实际运行情况和社会实际经济情况决定；计算孤立微电网在第n年花费的设备替换费用，公式如下：式中，CRWj(n)、CRPV(n)、CRDj(n)、CRBat(n)、CRC(n)、CRDump(n)分别是第j台风机、光伏系统、第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷在第n年发生的替换费用；在计算设备的替换费用时，不考虑偶然因素造成的设备替换情...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠义，丁承第，闫大威，宋佳，王魁，李媛媛，雷铮，宣文博，毛华，刘树勇，魏联滨，李慧，严博，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12
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