传统的基于化石燃料的电力系统面临高能耗、成本高、资源稀缺和污染等问题。[1] 为了解决这些问题,结合储能装置、转换器、柴油发电机和可再生能源(特别是太阳能)的混合微电网为偏远地区提供了高效、清洁和可持续的能源解决方案[2]。使用光伏(PV)面板为减少温室气体排放和污染提供了重要机会[3]。由于天气和季节变化,太阳能发电具有间歇性,导致功率波动和可靠性问题[4]。在微电网系统中使用太阳能 PV、BESS 和 AC 电网可以协调生产和消费,从而使可再生能源的供应不仅稳定而且可靠[5]。
尽管取得了进展,但由于太阳能发电的波动,微电网系统在准确负载预测和高效资源分配方面仍面临挑战。需要智能和灵活的控制策略,以使 PV 面板、BESS 和 AC 电网有效协同工作。系统性能受到转换器效率低下和电压不稳定的影响,缺乏自适应和可扩展的管理。
(c)文献综述
多项研究集中在微电网中的需求侧管理(DSM)和能源管理系统(EMS)上,探索了不同的优化和控制技术。这里回顾了其中的一些研究。
Abouobaida 等人[6] 提出了一种用于独立直流微电网的混合能源存储和管理系统。该方法对直流系统有效,但对于需要高级协调机制的混合交流/直流微电网来说效果有限。
Rajput 和 Lather[7] 提出了一种结合人工神经网络(ANN)和比例-积分(PI)控制的混合控制器,用于电池-超级电容器储能装置。它提高了能源利用效率,但在处理动态负载和电网集成方面存在困难。
Asadi 等人[8] 使用粒子群优化(PSO)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)对交流/直流微电网转换器进行协同管理,改善了逆变器电流调节和最大功率点跟踪(MPPT)。然而,在高度变化的条件下,PSO 的收敛速度较慢。
Kumar 等人[9] 利用深度注意力扩张残差卷积神经网络(DADRCNN)和 Flying Fox 优化(FFO)改进了负载预测和成本降低。PSO 的收敛速度较慢,凸显了对鲁棒算法的需求。
Boonraksa 等人[10] 将鲸鱼优化算法(WOA)应用于能源管理,提高了功率流和资源分配。WOA 提供了全局搜索,但收敛速度慢且调整问题较多。
Mutlag 等人[11] 开发了一种 ANN-MPPT 技术来优化太阳能收集。虽然有效,但这些方法需要大量训练,限制了自适应 EMS 的应用。
Charadi 等人[12] 在并网交流/直流微电网中实施了 PSO 驱动的 EMS,以优化有功和无功功率流。这种方法存在局部最优解的风险,并且在混合微电网中存在操作挑战。
Elsisi 等人[13] 提出了一种双比例-积分(DPI)负载频率控制方案,通过引力搜索算法(GSA)对非线性水热系统进行了优化,提高了稳定性,但在将 EMS 与系统级功率管理集成方面表现出复杂性。
Agajie 等人[14] 提出了一种分数阶模糊 PID(FO-Fuzzy-PID)控制器,用于混合可再生能源系统,并使用基于对立的 WOA(OWOA)进行了调整。确保了有效的频率和功率调节,但在 DSM 中平衡探索-利用仍然是一个挑战。
最后,Elsisi[15] 提出了一种自适应模型预测控制(AMPC)方法,并使用改进的灰狼优化器(IGWO)进行了优化,用于自动驾驶车辆能源系统。强调了受自然启发的算法在 EMS 和 DSM 优化中的潜力。表 1 显示了近期研究的综述。