考虑源网荷储协调的主动配电网优化调度方法研究

考虑源网荷储协调的主动配电网优化调度方法研究

张艳丽

国网哈密供电公司，新疆哈密，839000

摘要：随着我国经济发展速度的逐渐加快，用电负荷也在随之增加，传统能源越来越匮乏。经济的快速发展与用电负荷之间呈现出了正向增长的关系，在此现状下，基于新能源的分布式发电在电网中逐渐发挥了非常关键的作用。随着高比例柔性负荷、可控分布式发电以及储能系统等设备的接入，逐渐朝着主动配电网的方向发展。由于多类型负荷波动的叠加以及分布式发电的随机性，加大了配电网运行和管控的难度。怎样才能够提高系统运行效率，实现对源网储能主动配电网的优化调度是确保系统有效运行的关键。鉴于此，本文立足于源网荷储协调的主动配电网优化调度意义，围绕优化调度方法展开如下探讨。

关键词：主动配电网；源网荷储；优化调度模型

1.源网荷储协调的主动配电网优化调度意义

煤炭、石油以及天然气等多种能源作为人们日常生活中必不可少的资源类型，其在经济发展中发挥着关键的作用。然而，随着人们对煤炭以及石油等不可再生能源的大量使用，为人类社会也带来了一系列的问题，主要是因为随着能源短缺问题的日益加剧，人类有一天将会面临无能源使用的窘境。再加上化石燃料的燃烧还会伴随大量的废气产生，将会引起全球性气候变化、雾霾天气、酸雨、臭氧层破坏以及海洋污染等问题，严重者甚至会对人们的日常出行和生活健康产生威胁。而生物能、太阳能和风能作为可再生能源，这些清洁能源对环境的影响不大[1]。因此，加强可再生能源的开发和利用是有效应对能源危机的重要举措，并且也是改善环境问题的关键。

2.源网荷储协调的主动配电网优化调度现状

2.1主动配电网优化调度研究现状

从主动配电网的特征层面进行分析，主动资源管理主要分为对网络拓扑结构、DG、储能系统以及可控负荷等方面的控制内容。在DG以及电动汽车发展速度逐渐加快的前提下，用户对电能质量的要求也在随之提升，要求各种配电网的可控资源具有良好的控制能力以及主动管理能力。就网络结构优化控制而言，网络重构含有DG的配电网，具有降低配电网网络损耗，提高配电网消纳DG能力的作用。而对于负荷的优化控制，结合相应的需求可实现对负荷的有效控制，通过改变用户的用电习惯来减少用电支出，提高配电网的供电收益。从储能系统控制层面而言，在光电发电系统、风电系统以及光储发电系统中纳入储能装置，可以借助储能装置的调节功能来平滑RDG的输出功率、减少RDG出力波动性，以此来保障配电网的稳定运行，进一步提升配电运行经济效益[2]。

2.2“源网荷储”协调运行研究现状

主动配电网中包含的主动管理策略主要有网络重构、DG优化配置以及储能系统充放电以及可控负荷等多种。目前，配电网运行优化的重要研究方向是在配电网运行规划过程中，综合考虑主动管理装置，而在配电网优化方面的研究，由于受到源荷互动、需求侧响应以及源网协调等方面的影响，使得关于“源网荷储”协调控制相关的研究比较少，难以充分发挥出可控资源的协调作用，影响了配电网的协调运行。

3.分布式电源特性分析

3.1光伏发电特性研究

光伏发电主要是借助半导体的“光生伏特效应”原理来实现的，当电池板界面层吸收了照射在光伏电池板上的光的时候，就会使界面层的负荷分离开来，最终形成电流，实现太阳能到电能的转换。根据电能输送方式不同，可将太阳能光伏发电分为独立和并网这两种类型，其中，独立光伏发电系统是由控制器、太阳能电池组件和蓄电池组成的，由于电池具有持续对负载供电的作用，交流逆变器的使用也可为交流负载提供电力能源，但是，蓄电池的使用也会在一定程度上引起成本增加问题。并网光伏发电系统主要是借助并网逆变器将PV产生的直流电逆变为满足电网要求的交流电，之后再进行并网[3]。相比于独立式，其可以直接和大电网进行连接，并且具有余电上网、自发自用以及电网调节等特点。

3.2风力发电特性研究

风力发电是将风能向电能的转变，其基本应用原理是在风能的带动下使风机上的桨叶转动，将风能转化成机械能，再由旋转桨叶带动发电机主轴转动，实现向电能的转化。通过分析发电原理得知，影响风机机械输出功率的因素主要有叶片半径、风速以及空气密度等相关参数。风力发电机的风向、有功功率、风速等在一定程度上受控制策略的影响，其中，实时风速产生的影响最大。为了能够给风机的安全运行创建良好的环境，就必须严格管控叶片承受的风速，必要的时候需要采取切出运行状态的措施。

3.3网络拓扑结构特性分析

主动配电网的网络拓扑结构即为“源网荷储”中的“网”，其具有灵活多变的特点，是配电网运行中的主动管理资源。在ADN处于正常运行状态的时候，网络结构的优化可通过改变配电网的开关投切状态来实现，这样一来也就完成了网络重构。网络重构具有改变配电网潮流分布的作用，能够尽可能降低网络损耗、保障电能质量，提高供电可靠性。所以，在主动配电网运行优化中通常使用挽留过拓扑结构主动管理方法来达到提高配电网安全性以及经济性的目的。

4.“源网荷储”协调的主动配电网优化运行分析

4.1基于价格的需求响应模型

用户用电量对电价的响应需要基于电量电价弹性矩阵需求响应建模方法来实现，而且这也是一种最为常见有效建模方法。本文主要通过需求弹性来完成价格型DR的建模，基于紧急学需求定义电量电价弹性模型系数。和其他商品一样，随着价格的波动，电力需求也会发生相应的变化，这样一来才能够达到转移负荷的效果，也就是实现高峰负荷时电价高，低峰负荷时电价低，根据电价的波动可适当对用电时刻进行调整，总的调节趋势是将高峰时刻的负荷向低谷时刻转移。

4.2基于激励的需求侧响应模型

激励型DR主要是根据需求响应来和用户以及实施机构签订补偿或者通过奖励合同来对用户的用电负荷进行调整，其中，最常见的是可中断负荷项目的签订。通常将可中断负荷作为激励型需求响应的代表，在此基础之上进行电网运行优化。在此过程中，用户可结合自身对电力能源的实际使用需求向实施机构提交中断持续时间、中断电量以及累计中断时间等IL合同信息。

4.3储能系统对配电网的优化作用

在DG发展速度逐渐加快以及负荷呈多样化趋势发展的前提下，配电网的运行模式也日趋复杂化。面对这种现状，储能系统成为了ADN中的一种灵活可控资源，并且在配电网系统优化调度中得到了全面推广应用。其在配电网中发挥的作用主要体现在如下发面：（1）平抑功率波动。RDG出力波动性和随机性将会大大降低配电网的性能，运用ESS充放电特点，能够在一定程度上将RDG出力波动性对配电网带来的冲击降到最低，从而达到提高配电网可控性的作用。（2）用于负荷削峰填谷。借助ESS“低储高发”的充放电特点，通过发挥出在负荷高峰时期释放电能以及负荷低谷时期储存电能的作用，能够对配电侧进行削峰填谷处理，平滑的负荷曲线有利于延缓设备扩容，从而达到提高电网经济性的目的。（3）改善电能质量。在配电网中接入ESS，可借助控制策略实现双向调整，从而达到稳定配电网公共连接点电压，抑制负载波动的作用，有利于提高配电网的电能质量。（4）提升DG的汇聚能力。运用储能对上级电网和变电站之间的能量交换进行严格把控，能够尽可能减少RDG并网的功率倒送问题。

结语

总而言之，高质量的调度工作具有提高新能源消纳效率的作用。但是，具体调度工作的实施仍然存在着一系列的问题，对此，在建模的时候就需要充分结合时间尺度和空间尺度，并且要在后续研究中不断进行完善改进。

参考文献：

[1]张杭,丁晓群,陈光宇,季日华.基于场景时域概率的主动配电网全协调无功优化[J].电力建设,2018,39(08):53-58.

[2]罗羽垚.源网荷储协调的主动配电网日前优化运行方法[D].湖南大学,2018.

[3]徐荣华.主动配电网源网荷协调运行机制研究[D].华中科技大学,2015.