基于多目标优化的孤岛型混合微电网设计与调度：面向撒哈拉以南非洲偏远无电网社区

可靠且可负担的电力对撒哈拉以南非洲（SSA）超过6亿人口而言仍然难以获得，其中结合可再生能源发电、电池储能和柴油备用的孤岛型混合微电网提供了一种可行的电气化途径。本文提出了一种面向此类系统的多目标、多时段优化框架，用于设计、sizing和调度，以肯尼亚一个偏远社区为案例研究。系统sizing在一年时间范围内优化，调度在具有代表性的一天内进行，均以小时分辨率进行。该公式联合最小化生命周期平准化能源成本（LCOE）、排放、负荷损失和弃电，同时最大化可再生能源渗透率。七种优化算法进行了基准测试；粒子群优化（PSO）在运行时间（63秒）与解质量（归一化目标0.146）之间取得了最佳权衡，用于后续分析。太阳能光伏、风力、锂离子电池储能和柴油备用的最优配置实现了每千瓦时0.46美元的归一化LCOE，可再生能源渗透率超过94%，优于替代方案。帕累托前沿揭示了成本、排放和可靠性之间的权衡，表明仅以成本为目标的优化会产生较差的结果。敏感性分析确定了燃料价格和折现率是SSA背景下最具影响力的参数。盈亏平衡距离分析表明，在研究地点微电网在经济上与电网扩展具有竞争力。调度模型产生的日前调度计划对短期不确定性具有鲁棒性，尽管长期风力低谷会增加柴油依赖。本工作通过提供一个针对SSA资源、经济和运行条件量身定制的全面多目标设计与调度框架，填补了关键空白。