基于序列運(yùn)算的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度

上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院、國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司、國(guó)網(wǎng)浙江長(zhǎng)興縣供電公司的研究人員劉方、楊秀、時(shí)珊珊、黃海濤等，在2015年第20期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，針對(duì)微網(wǎng)運(yùn)行中風(fēng)機(jī)、光伏的不確定性及負(fù)荷的波動(dòng)性，提出了基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，以一定置信水平下滿(mǎn)足備用作為可靠性概率約束。

應(yīng)用序列運(yùn)算將隨機(jī)變量轉(zhuǎn)化為概率性序列，并通過(guò)卷和、卷差等運(yùn)算使所有隨機(jī)變量用一個(gè)概率性序列表示，從而可直接計(jì)算滿(mǎn)足約束的概率，表示形式直觀且避免了常用模擬法耗時(shí)、每次計(jì)算結(jié)果不一致的缺點(diǎn)。

為降低微網(wǎng)運(yùn)行成本，引入儲(chǔ)發(fā)成本作為儲(chǔ)能充電是否獲利的判斷指標(biāo)，引導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)低谷電價(jià)時(shí)段充電，高峰電價(jià)時(shí)段放電。應(yīng)用結(jié)合序列運(yùn)算的遺傳算法優(yōu)化各微源有功無(wú)功出力，確定聯(lián)絡(luò)線(xiàn)交互功率，以此形成最佳運(yùn)行方式。

微網(wǎng)是由分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換裝置、監(jiān)控保護(hù)裝置和負(fù)荷等匯集而成的小型發(fā)、配和用電系統(tǒng)，能自我控制管理，可靈活地并網(wǎng)或孤島運(yùn)行，在節(jié)能降耗、提高供電可靠性等方面具有巨大潛力。

相對(duì)于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，微網(wǎng)一般接入較大比例的風(fēng)力發(fā)電(WindTurbine，WT)、光伏發(fā)電(Photovoltaic，PV)等分布式電源，其隨機(jī)性和間歇性以及負(fù)荷的波動(dòng)性給微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了較大的負(fù)面影響。儲(chǔ)能系統(tǒng)(StorageBattery，SB)作為一種緩沖，具有響應(yīng)快、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)效果好、無(wú)需額外消耗燃料且零排放等特點(diǎn)，可用于抑制分布式電源出力及負(fù)荷的波動(dòng)，也可利用分時(shí)電價(jià)差異，低谷電價(jià)充電、高峰電價(jià)售電實(shí)現(xiàn)獲利。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)可提高微網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，且對(duì)主網(wǎng)削峰填谷，實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)與主網(wǎng)的“雙贏”。

目前，針對(duì)于微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了一系列研究。文獻(xiàn)建立了基于日前和實(shí)時(shí)兩種不同時(shí)間尺度的優(yōu)化模型，以微網(wǎng)運(yùn)行成本最低為目標(biāo)，優(yōu)化各發(fā)電單元出力狀態(tài)以及需求側(cè)負(fù)荷，但對(duì)于間歇性微源采用確定性模型難以反映實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

建立了滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)行的蓄電池充放電模型，以提高微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，考慮分時(shí)電價(jià)差異，優(yōu)化各時(shí)段微源出力，但與文獻(xiàn)具有類(lèi)似的不足。文獻(xiàn)考慮了光伏發(fā)電及熱電負(fù)荷的隨機(jī)性，建立了約束和目標(biāo)中均含有隨機(jī)變量的多目標(biāo)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模型，實(shí)現(xiàn)可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間的合理折中，滿(mǎn)足實(shí)際需求。

在可靠性約束和優(yōu)化目標(biāo)中均應(yīng)用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃，通過(guò)蒙特卡洛法模擬可再生能源隨機(jī)出力及負(fù)荷波動(dòng)，解決了不確定性因素給微網(wǎng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度帶來(lái)的問(wèn)題，但隨機(jī)模擬法解決機(jī)會(huì)約束計(jì)算量大、速度慢且每次計(jì)算結(jié)果不一致的問(wèn)題被忽略。

研究了孤立微網(wǎng)內(nèi)微源的隨機(jī)性，建立了基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型，應(yīng)用序列運(yùn)算理論對(duì)微網(wǎng)內(nèi)隨機(jī)變量序列化建模，可直觀地計(jì)算滿(mǎn)足約束的概率，從而將機(jī)會(huì)約束轉(zhuǎn)換為確定性約束，為求解機(jī)會(huì)約束提供了新思路，若能將負(fù)荷波動(dòng)以及系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化納入優(yōu)化模型將更加完善。

本文在以上研究的基礎(chǔ)上，考慮了微網(wǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)出力、光伏出力和負(fù)荷等多個(gè)隨機(jī)變量，建立基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，更加符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。以一定置信水平下滿(mǎn)足備用作為可靠性概率約束，應(yīng)用序列運(yùn)算理論將隨機(jī)變量的概率分布生成概率性序列，通過(guò)卷和、卷差等運(yùn)算生成等效負(fù)荷概率性序列，從而可直接計(jì)算滿(mǎn)足約束的概率。

利用分時(shí)電價(jià)差異引導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)低儲(chǔ)高發(fā)，降低運(yùn)行成本，將序列運(yùn)算理論與改進(jìn)遺傳算法相結(jié)合優(yōu)化各微源有功、無(wú)功出力，從而提高優(yōu)化效率。以具體微網(wǎng)系統(tǒng)為例，通過(guò)C++編程仿真，對(duì)比分析了不同置信水平下的微網(wǎng)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，探討了離散化步長(zhǎng)等因素對(duì)運(yùn)行優(yōu)化的影響，驗(yàn)證了所提策略的有效性。

圖1 微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度流程

 

結(jié)論

與常用的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法相比較，本文將風(fēng)機(jī)出力、光伏發(fā)電和負(fù)荷視為隨機(jī)變量直接參與模型的優(yōu)化求解，并采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的方法處理此類(lèi)不確定因素。通過(guò)設(shè)置可靠性約束置信水平，在滿(mǎn)足置信水平下對(duì)微源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了可靠性和經(jīng)濟(jì)性的折中，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。應(yīng)用序列運(yùn)算對(duì)不確定性約束進(jìn)行求解，簡(jiǎn)化了計(jì)算，而且可以全面考慮各隨機(jī)變量的可能取值，并以概率形式準(zhǔn)確反映運(yùn)行可靠性風(fēng)險(xiǎn)，更加直觀。

中國(guó)非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與中國(guó)能源網(wǎng)研究中心將于2015年12月10日在北京舉辦“2015非常規(guī)油氣合作伙伴峰會(huì)暨非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟年會(huì)”，詳情請(qǐng)點(diǎn)擊
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