微電網(wǎng)多目標(biāo)能量優(yōu)化短時(shí)調(diào)度策略研究

2017-10-12 17:23:55 分布式發(fā)電與微電網(wǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院的研究人員金立軍、侯珂、程逸帆，在2016年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》增刊2上撰文指出，微電網(wǎng)中存在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等微電源，其發(fā)電的波動(dòng)性限制了微電網(wǎng)調(diào)度的跟隨性和實(shí)時(shí)性。因此，使用儲(chǔ)能裝置對(duì)波動(dòng)性微電源進(jìn)行功率平抑，以降低其接入微電網(wǎng)時(shí)的波動(dòng)性，確保微電網(wǎng)短時(shí)調(diào)度的可行性。

微電網(wǎng)短時(shí)調(diào)度考慮從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面對(duì)各類微電源進(jìn)行能量優(yōu)化配置，并使用Pareto支配法對(duì)微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行了求解。對(duì)單步求解生成的Pareto解集，使用權(quán)重系數(shù)法、附加目標(biāo)法和調(diào)度空間法進(jìn)行了調(diào)度方案篩選，確定了短時(shí)調(diào)度情況下的調(diào)度策略。

微電網(wǎng)作為將風(fēng)電、光電等分布式電源接入電網(wǎng)的有效手段，得到了逐步推廣和應(yīng)用。為保證并提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)綜合考慮多個(gè)方面對(duì)微電網(wǎng)中的微電源、儲(chǔ)能元件進(jìn)行能量優(yōu)化配置[1]。

文獻(xiàn)[2]以經(jīng)濟(jì)和環(huán)境為優(yōu)化目標(biāo)給出了電力系統(tǒng)調(diào)度方案;文獻(xiàn)[3]在考慮最大化經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還最大化可靠性、最小化可再生能源功率波動(dòng)和作為微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo);文獻(xiàn)[4]考慮了將電壓偏差和微電網(wǎng)削峰填谷能力作為優(yōu)化目標(biāo);文獻(xiàn)[5]考慮將風(fēng)電消納最大作為優(yōu)化目標(biāo)之一，提高了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電消納的水平。綜上所述，微電網(wǎng)能量配置方案滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)要求。

從時(shí)間策略上，目前微電網(wǎng)常用的調(diào)度方案可以分為周期調(diào)度和短時(shí)調(diào)度。周期調(diào)度是依據(jù)典型的各類微電源和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)給出固定的調(diào)度計(jì)劃。

文獻(xiàn)[6]考慮了經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本，結(jié)合典型風(fēng)、電和日負(fù)荷下的調(diào)度方案，給出了24h的調(diào)度策略，調(diào)度時(shí)間間隔為1h;文獻(xiàn)[7]選取一年中的典型情況為算例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，并采用小生境遺傳算法進(jìn)行求解，得出了在各典型情況下各微電源的最優(yōu)出力和最佳電能交易調(diào)度策略。短時(shí)調(diào)度則是根據(jù)微電網(wǎng)中各微電源當(dāng)前能量分布情況作出一段時(shí)間間隔內(nèi)相應(yīng)的調(diào)度安排。

文獻(xiàn)[8]給出了風(fēng)電實(shí)時(shí)調(diào)度控制協(xié)調(diào)策略，降低了風(fēng)電預(yù)測偏差帶來的影響。采用短時(shí)調(diào)度策略能夠根據(jù)實(shí)際的微電源和負(fù)荷情況進(jìn)行能量分配，有利于自然資源合理分配和利用，進(jìn)而確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

在采用短時(shí)調(diào)度策略時(shí)，一方面，為提高調(diào)度策略對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前能量分配狀態(tài)的跟隨性，應(yīng)盡可能縮小單步調(diào)度時(shí)的時(shí)間間隔;另一方面，風(fēng)能、光能的波動(dòng)性和不確定性限制了短時(shí)調(diào)度時(shí)間間隔的進(jìn)一步縮小，若直接對(duì)風(fēng)、光能量進(jìn)行調(diào)度時(shí)采用過小的調(diào)度時(shí)間間隔，將導(dǎo)致調(diào)度過于頻繁，降低了微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合適的單步調(diào)度的時(shí)間間隔尤為關(guān)鍵。

為降低自然能源的波動(dòng)性給微電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源如風(fēng)能、光能等的最大利用，可對(duì)波動(dòng)性微電源進(jìn)行功率平抑，即利用儲(chǔ)能元器件結(jié)合相應(yīng)控制策略降低其接入的波動(dòng)性。

文獻(xiàn)[9,10]采用了能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑光伏輸出功率波動(dòng);文獻(xiàn)[11]則采用混合儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電輸出功率進(jìn)行了功率平抑。功率平抑的結(jié)果使得波動(dòng)性微電源的功率在一段時(shí)間內(nèi)、在某一范圍內(nèi)小幅波動(dòng)，可進(jìn)一步減小短時(shí)調(diào)度的時(shí)間間隔。

因此，本文提出了考慮波動(dòng)性微電源功率平抑的微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化問題，對(duì)含有風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電單元的微電網(wǎng)的能量配置進(jìn)行了提高供電可靠性、減小經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本等方面的優(yōu)化[12]。

針對(duì)提出的微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型，本文采用了基于Pareto支配的多目標(biāo)粒子群算法MOPSO進(jìn)行求解，并在有限的調(diào)度時(shí)間內(nèi)，采用權(quán)重系數(shù)法、附加目標(biāo)法和調(diào)度空間法三種方法對(duì)求解得到的Pareto解集進(jìn)行篩選，得到的調(diào)度方案綜合考慮了微電網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗、電壓偏差、經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本，具有一定的可行性。

典型微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)論

本文選取微電源、儲(chǔ)能元件和柴油發(fā)電機(jī)作為能量配置的對(duì)象，對(duì)含有風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電單元的微電網(wǎng)的能量配置進(jìn)行了提高供電可靠性、減小經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本等方面的優(yōu)化。

針對(duì)提出的微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用了基于Pareto支配的多目標(biāo)粒子群算法MOPSO進(jìn)行單步求解：一方面，為快速獲取優(yōu)異的Pareto解集，本文給出了調(diào)度時(shí)間的一般選取方法;另一方面，對(duì)于求解得到的Pareto解集，本文給出了權(quán)重系數(shù)法、附加目標(biāo)法和調(diào)度空間法三種方法進(jìn)行篩選，確定了單步調(diào)度策略。

最后，本文采用調(diào)度空間法和權(quán)重系數(shù)法對(duì)一個(gè)典型的微電網(wǎng)的能量配置進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，得到的調(diào)度方案綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)損耗、電壓偏差、經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本，在保證調(diào)度對(duì)系統(tǒng)的跟隨性的同時(shí)，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行，具有一定的可行性。

責(zé)任編輯：lixin

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