考慮分時電價的主動配電網(wǎng)柔性負(fù)荷多目標(biāo)優(yōu)化控制
配電網(wǎng)的分布式特性(隨機(jī)性和間歇性)隨著光伏、風(fēng)電等新能源的比重增加而愈發(fā)明顯,控制方式也變得靈活多樣。傳統(tǒng)配電網(wǎng)逐漸演變成為調(diào)度資源豐富的主動配電網(wǎng)(ActiveDistribution Network, ADN)。微電網(wǎng)作為未來主動配電網(wǎng)的重要組成部分,通過將一定區(qū)域內(nèi)的分布式電源、當(dāng)?shù)刎?fù)荷以及配置少量儲能裝置組織起來形成一個微型電網(wǎng)[1],有效利用分布式電源是未來能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)用電能效管理、分布式電源管理的主要方式。
單純的依靠儲能平衡微電網(wǎng)負(fù)荷與分布式新能源的功率波動經(jīng)濟(jì)性差,負(fù)荷側(cè)需求(Demand Response,DR)響應(yīng)通過電力價格信號或者與用戶簽訂控制合約等激勵機(jī)制來對用戶負(fù)荷實現(xiàn)間接或者直接的控制,以改變傳統(tǒng)的電力市場的參與行為,提高終端用戶電能使用效率[2],是未來電力市場改革的主要方向之一。
柔性負(fù)荷指的是能夠改變用電時間或負(fù)荷功率以配合電力運營商的需求響應(yīng)策略,從而獲得經(jīng)濟(jì)效益的負(fù)荷[3]。利用柔性負(fù)荷的調(diào)控作用可以有效減小功率平衡所需的儲能容量,提高微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。以目前對需求側(cè)管理的研究方向來看,在控制對象方面,文獻(xiàn)[4]提出以熱泵負(fù)荷為控制對象的基于溫控負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)的狀態(tài)序列算法。文獻(xiàn)[5]建立了可平移負(fù)荷的模型,以可平移負(fù)荷為控制對象進(jìn)行調(diào)度。文獻(xiàn)[6]考慮了對電動汽車采用有序調(diào)度。另有許多文獻(xiàn)[7-11]將多種負(fù)荷聯(lián)合調(diào)度。
在優(yōu)化目標(biāo)方面,在能源互聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境下,電力服務(wù)的重心向用戶轉(zhuǎn)移,大部分文獻(xiàn)[5-12]均以人性化(用戶舒適度和經(jīng)濟(jì)性)以及供電可靠性作為優(yōu)化的主要方向,文獻(xiàn)[13]主要考慮了節(jié)能減排的動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度作為一個非線性的多目標(biāo)優(yōu)化問題,文獻(xiàn)[14]分析了對可控負(fù)荷的三種控制模式,文獻(xiàn)[9]提出了多時間尺度協(xié)調(diào)的負(fù)荷互動響應(yīng)策略。文獻(xiàn)[10]提出了由時間驅(qū)動的在線即時能量管理方法,部分方法由于時代局限性對電網(wǎng)中的控制方式只針對可控或者可平移負(fù)荷中的一種或幾種,其優(yōu)化的目標(biāo)只考慮了電網(wǎng)運行的某些方面。
本文通過對華中某地包含高比例可再生能源的地區(qū)進(jìn)行分析,考慮分時電價對居民用電習(xí)慣以及柔性負(fù)荷的影響來優(yōu)化配網(wǎng)能量的調(diào)度,在實際數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,使用歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)劃分分時電價時段,在柔性負(fù)荷模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度,有效地平抑了分布式能源隨機(jī)性帶來的功率不平衡,同時提高配網(wǎng)對新能源的消納能力,并通過算例仿真證明了方法的有效性。表明了柔性負(fù)荷對新能源消納的巨大作用,為能源互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)提供理論支持。
圖1 一般小區(qū)微網(wǎng)架構(gòu)
結(jié)論
本文在分時電價這個參考量的基礎(chǔ)上,在能源互聯(lián)網(wǎng)信息雙向交互的環(huán)境下,劃分負(fù)荷峰谷時段,調(diào)整設(shè)定熱泵負(fù)荷溫度,規(guī)劃用戶柔性負(fù)荷的用電時段,配合少量儲能的調(diào)度策略,采用多目標(biāo)粒子群算法,實現(xiàn)主動配電網(wǎng)能量使用最優(yōu)化。
從需求側(cè)管理考慮,用戶負(fù)荷作為一種可管理的資源,而電能消費是一種經(jīng)濟(jì)選擇,以分時電價、供電量、用電需求之間的制約關(guān)系來調(diào)動用戶用電習(xí)慣,規(guī)劃負(fù)荷用電功率及時段,可以提高主動配電網(wǎng)的用電效益,最大化地消納分布式能源。
通過以上方式,既保留了供需平衡所帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益,又滿足用戶滿意度最大化及費用最小化,并從建模方法、分析角度、應(yīng)用策略等方面對現(xiàn)有優(yōu)化調(diào)度方式進(jìn)行了一些改進(jìn)。

責(zé)任編輯:售電衡衡
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