园区微电网风光储协调优化配置（2024 电工杯 A 题）

历年真题解法库 · 本题为公开赛题要点整理，完整原题请到官方渠道获取（链接见下）；
下方「练习数据」为本站生成的合成数据集，仅用于跑通方法，非官方原题数据。

一、赛题要点

赛事：2024 年电工杯数学建模竞赛 · A 题（真实题名「园区微电网风光储协调优化配置」）。
问题实质：某园区建设含风机（给定 300 kW）、光伏、储能的微电网，要求对「风光储容量配置 + 24 h 协调调度」做优化，使园区尽量自发自用、弃风弃光最小、向大电网购电最少，并在风机/光伏/负荷预测存在误差时仍能稳定供电。赛题通常分三问：①给定典型日负荷与风光出力，确定储能系统的容量（kWh）与功率（kW）配置，使微电网在典型日下可基本离网运行（或网购电最小）；②在投资约束下优化光伏/风机/储能的容量组合，权衡「年成本」与「可再生能源利用率/供电可靠性」；③考虑风光与负荷的不确定性（预测误差），设计协调调度规则并做鲁棒性/灵敏度分析。

官方数据/赛题：http://www.mcm.edu.cn（请以当年官网发布为准）。官方原题附典型日负荷、风光出力序列与成本参数；公开渠道未提供可下载原数据集。
本站练习数据集：data/dgcup2024a.csv —— 由真源模型 tools/gen_dgcup2024a.py 产出的 24 h 逐时面板（负荷 / 光伏 / 风电 / 可再生 / 净功率 / SOC）。数值为确定性合成，可直接用下方算法手册复现与练手。
模型要点：光伏装机 1300 kWp，出力为 6–18 时的正弦钟形，正午达峰 1300 kW；风机 300 kW，出力 200+100·cos(2π(h−3)/24)，夜间强、午后弱；园区负荷双峰（早 8–9 时、晚 19–21 时），均值约 528 kW。储能容量取 24 h 累计净功率峰谷差，功率取逐时最大充放率。
经济参数（确定性合成，量级贴近典型工程）：光伏 3500 元/kW、风电 6000 元/kW、储能能量 1500 元/kWh + 功率 800 元/kW（按 2 h 率），20 年寿命 + 2% 运维。
字段说明：CSV 数值为确定性合成结果，正文 / 配图 / 附录 / 真源四路数字一致，可独立核验。

本题横跨优化 / 调度 + 评价 + 不确定性。下面按题型给出对应手册跳转。

先看选型 👉 🧭 优化类选型指南

先看选型 👉 🧭 评价类选型指南

先看选型 👉 🧭 不确定性选型指南

储能容量本质是「24 h 累计净功率的峰谷差」：将净功率逐时累加得累计曲线 S[h]，其最大值与最小值之差即储能需吞吐的能量，初值 SOC₀=−min(S) 保证全天不越界。这是离网/低购电配置的解析下界。
容量优化是典型多目标问题：单纯加光伏会抬高利用率却增加弃电与投资；储能把午间盈余平移到晚间缺口，是「以时间换利用率」的关键。应在「年成本—利用率」帕累托前沿取拐点（利用率达标下成本最低）。
协调调度用优先级规则即可获得清晰可解释策略：可再生先直供、盈余充电、缺额放电、末端购网；不确定下用预测误差做鲁棒裕度与灵敏度扫描。

混淆储能容量的两种定义：离网配置容量 = 累计净功率峰谷差（覆盖全天能量摆动）；而并网下若只求「削峰」，容量可小得多。务必按赛题目标（离网 or 最小化购电）选公式。
把利用率误当自给率：无储能时午间盈余被弃掉（利用率低），但全天仍有净缺口需购电（自给率低）。储能降「弃电率」却不创造能量，能否提升自给率取决于全天可再生总量是否 ≥ 负荷总量。
忽略功率约束：容量够大但 1 h 充电率受限，午间尖峰盈余仍会被弃；配置时需同时给功率容量（本例约 806 kW）。
SOC 边界处理：累计法得到的容量是理论下界，实际应加 5–10% 裕度并设 SOC 上/下限（如 10%–95%）以延长寿命。
合成数据只验证逻辑，正式参赛应接入官方典型日序列与价格/补贴参数，并做误差与灵敏度分析。

本题范文将逐题手写发布（≥2500 字 · 8 张 SVG 配图 · 可独立运行复现附录，正文 / 配图 / 附录 / 真源四路数字一致）。

视角	链接	字数 · 配图 · 附录
范文一：储能容量配置 + 容量优化 + 协调调度（解析法 E=4891kWh、帕累托拐点 PV1000+E3000、利用率 100%）	dgcup2024a-1.md	手写 · 4 图 · 1 附录
范文二：不确定性压测与经济容量寻优（双层瓶颈诊断、LOLP 平台 85.2%、经济最优 E=2000、套利双面性）	dgcup2024a-2.md	手写 · 8 图 · 1 附录
范文三：碳价敏感性 + 弃电成本 + 多目标权衡（碳价盈亏平衡 800 元/t、风光配比最优 80%、回收期揭示经济困境）	dgcup2024a-3.md	手写 · 8 图 · 1 附录

总量：全天可再生出力 14674.5 kWh、负荷 12675.0 kWh，可再生总量覆盖负荷（盈余 1999.5 kWh）。
储能配置（问题1）：能量容量 4891.1 kWh、功率容量 805.7 kW、初值 SOC₀=230.7 kWh；SOC 在 0–4891 kWh 之间日内摆动，午间充至满、晚间放空。
调度对比：无储能时可再生利用率仅 66.48%、弃风弃光 4919.2 kWh、网购电 2919.8 kWh；配置储能后利用率 100%、弃电与网购电均降至 0。
容量优化（问题2）帕累托拐点：光伏 1000 kWp + 储能 3000 kWh 时利用率达 100%、年成本约 77.0 万元（20 年年金口径），为「利用率≥95% 中成本最低」的推荐配置。