微電網(wǎng)多目標能量優(yōu)化短時調(diào)度策略研究

2017-10-12 17:23:55 分布式發(fā)電與微電網(wǎng) 　點擊量：評論 (0)

同濟大學電子與信息工程學院的研究人員金立軍、侯珂、程逸帆，在2016年《電工技術(shù)學報》增刊2上撰文指出，微電網(wǎng)中存在風力發(fā)電、光伏發(fā)電等微電源，其發(fā)電的波動性限制了微電網(wǎng)調(diào)度的跟隨性和實時性。因此，使用

同濟大學電子與信息工程學院的研究人員金立軍、侯珂、程逸帆，在2016年《電工技術(shù)學報》增刊2上撰文指出，微電網(wǎng)中存在風力發(fā)電、光伏發(fā)電等微電源，其發(fā)電的波動性限制了微電網(wǎng)調(diào)度的跟隨性和實時性。因此，使用儲能裝置對波動性微電源進行功率平抑，以降低其接入微電網(wǎng)時的波動性，確保微電網(wǎng)短時調(diào)度的可行性。

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

微電網(wǎng)作為將風電、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)運行的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)綜合考慮多個方面對微電網(wǎng)中的微電源、儲能元件進行能量優(yōu)化配置[1]。

文獻[2]以經(jīng)濟和環(huán)境為優(yōu)化目標給出了電力系統(tǒng)調(diào)度方案;文獻[3]在考慮最大化經(jīng)濟效益的同時，還最大化可靠性、最小化可再生能源功率波動和作為微電網(wǎng)優(yōu)化運行的目標;文獻[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;文獻[5]考慮將風電消納最大作為優(yōu)化目標之一，提高了電網(wǎng)運行風電消納的水平。綜上所述，微電網(wǎng)能量配置方案滿足經(jīng)濟、環(huán)境和技術(shù)要求。

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

文獻[6]考慮了經(jīng)濟成本和環(huán)境成本，結(jié)合典型風、電和日負荷下的調(diào)度方案，給出了24h的調(diào)度策略，調(diào)度時間間隔為1h;文獻[7]選取一年中的典型情況為算例進行經(jīng)濟運行分析，并采用小生境遺傳算法進行求解，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。短時調(diào)度則是根據(jù)微電網(wǎng)中各微電源當前能量分布情況作出一段時間間隔內(nèi)相應(yīng)的調(diào)度安排。

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

在采用短時調(diào)度策略時，一方面，為提高調(diào)度策略對系統(tǒng)當前能量分配狀態(tài)的跟隨性，應(yīng)盡可能縮小單步調(diào)度時的時間間隔;另一方面，風能、光能的波動性和不確定性限制了短時調(diào)度時間間隔的進一步縮小，若直接對風、光能量進行調(diào)度時采用過小的調(diào)度時間間隔，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)度的時間間隔尤為關(guān)鍵。

為降低自然能源的波動性給微電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的影響，實現(xiàn)對自然資源如風能、光能等的最大利用，可對波動性微電源進行功率平抑，即利用儲能元器件結(jié)合相應(yīng)控制策略降低其接入的波動性。

文獻[9,10]采用了能量型儲能和功率型儲能組成的混合儲能系統(tǒng)平抑光伏輸出功率波動;文獻[11]則采用混合儲能系統(tǒng)對風力發(fā)電輸出功率進行了功率平抑。功率平抑的結(jié)果使得波動性微電源的功率在一段時間內(nèi)、在某一范圍內(nèi)小幅波動，可進一步減小短時調(diào)度的時間間隔。

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

針對提出的微電網(wǎng)多目標優(yōu)化模型，本文采用了基于Pareto支配的多目標粒子群算法MOPSO進行求解，并在有限的調(diào)度時間內(nèi)，采用權(quán)重系數(shù)法、附加目標法和調(diào)度空間法三種方法對求解得到的Pareto解集進行篩選，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、儲能元件和柴油發(fā)電機作為能量配置的對象，對含有風力發(fā)電和光伏發(fā)電單元的微電網(wǎng)的能量配置進行了提高供電可靠性、減小經(jīng)濟和環(huán)境成本等方面的優(yōu)化。

針對提出的微電網(wǎng)多目標優(yōu)化模型，采用了基于Pareto支配的多目標粒子群算法MOPSO進行單步求解：一方面，為快速獲取優(yōu)異的Pareto解集，本文給出了調(diào)度時間的一般選取方法;另一方面，對于求解得到的Pareto解集，本文給出了權(quán)重系數(shù)法、附加目標法和調(diào)度空間法三種方法進行篩選，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)法對一個典型的微電網(wǎng)的能量配置進行了多目標優(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)濟成本和環(huán)境成本，在保證調(diào)度對系統(tǒng)的跟隨性的同時，使系統(tǒng)經(jīng)濟可靠運行，具有一定的可行性。