含柔性負荷的主動配電網優化調度策略研究

賈先平

【摘 要】隨著多種分布式電源的大量接入、用戶與電網的雙向互動、各種新型可控單元的廣泛應用，使得配電網主動性增強、調度資源愈發豐富、運行方式日趨復雜，促使主動配電網技術朝著靈活、高效、智能和可持續方式發展。本文比較分析兩種不同的柔性負荷模型，探討計及柔性負荷的主動配電網優化調度比較完善調度模式與策略，包括多目標協調優化、基于電價模式和多時間尺度協調調度。文中最后展望柔性負荷在主動配電網調度未來發展。

【關鍵詞】柔性負荷；主動配電網；優化調度

【Abstract】With the large number of distributed power supply access， the user and the grid of two-way interaction， a variety of new controllable units of the wide range of applications， making the distribution network to enhance the initiative， increasingly rich scheduling resources， running increasingly complex， ADN develops in a flexible， efficient， intelligent and sustainable manner. In this paper， two different flexible load models are analyzed， and the optimal scheduling and scheduling of the ADN with flexible load are discussed. The scheduling model and strategy are improved， including multi-objective coordination and optimization， and the scheduling based on electricity price model and multi-time scale. Finally， the paper looks forward to the future development of flexible load in active distribution network.

【Key words】Flexible Load； Active Distribution Network； Optimal Scheduling

0 引言

近年來，國家一直致力于現代化智能電網全面建設，積極開展現代化電網的研究于試點項目的深入推進，取得巨大的進步。由于大量的分布式電源接入電網、電動汽車的不斷普及以及可控負荷的逐漸增多，使得傳統配電網不得不面臨諸多不可預見的挑戰；尤其在當前分布式光伏相關國家鼓勵政策不斷出臺，高滲透分布式光伏電源接入配電網所可能導致的電壓水平升高、短路電流增大、供電可靠性降低以及電能質量惡化等問題顯得尤其突出，將打破傳統配電網潮流單向輻射狀供電模式[1]。

間歇式能源的不斷發展和高峰負荷的迅猛增加使得電網運行難度急劇上升，對電力系統調節能力提出新的重大挑戰。在主動配電網優化調度中引入柔性負荷是一個必要的發展趨勢。柔性負荷[2]的含義可以理解為用電量可在指定區間內變化或者在不同的時段間轉移的負荷。柔性負荷調度作為發電調度的補充能夠削峰填谷和平衡間歇式能源引起的電壓波動，有利于豐富電網調度運行的調節手段[3-4]

主動配電網技術不斷的發展目的在于積極消納間歇式新能源，提升綠色能源利用率，優化能源結構[5]。主動配電網的優化調度是指通過對分布式電源、儲能、柔性負荷以及需求側響應等可控資源靈活的協調控制，達到對可再生能源的充分消納以及對能量資源的高效利用，并通過智能管理技術保障供電可靠性和供電質量的前提下達到運行成本最優等目標[6]。

1 柔性負荷

柔性負荷優化調度是主動配電網未來發展的潛在發展趨勢和研究方向。柔性負荷就是具有柔性特征的負荷，這種負荷是靈活可變可調節的負荷。含柔性負荷的主動配電網優化調度考慮將調度靈活的負荷資源作為調度對象，采用適當的需求響應措施，實現柔性負荷與電源之間的源-荷互動響應，達到積極消納間歇式新能源優化資源配置的目的。

式中：T表示用電周期；λt表示t時段的實時電價；λL，λH表示用戶對電價敏感的臨界價格；P表示該類型負荷中的最低保障性需求，即剛性部分。

對比兩個模型對柔性負荷的分類大體上相類似，都是在電價的影響條件下，當在電價比較高的時段，將一些必須發生的用電量轉移到電價比較低的時段，即可轉移負荷，如工廠生產用電、大部分生活用電等；當在電價比較高的時段，將一些比較靈活且可以不產生的用電量削減或者取消，即可削減負荷，如空調用電，娛樂用電等。因此，智能化環境下的電網調度必須從單一時段的優化問題轉化為多時段統一、協調優化的問題。

2 調度模式與策略

2.1 多目標協調優化調度模式

隨著電網的不斷發展，大量的間歇式新能源接入電網，使得電網的優化調度復雜多樣化，要同時滿足多個不同的要求。因而，建立多目標的協調優化調度模式應用最為廣泛。文獻[9]建立了一種綜合考慮可再生能源利用率、網絡損耗及用戶滿意度的多目標優化模型，增加可再生分布式發電的利用率，有效減小網絡有功損耗，提高經濟性。

文獻[10]則以AND的運行成本、可再生能源消納與配電網電能損耗三個角度構建多目標優化模型，實現ADN在運行過程中的綜合效益最大化。文獻[11]建立的多目標優化模型主要是在大量間歇性分布式電源接入電網之后對有功和無功的協調優化，以增加能源的利用率，保障電網穩定可靠運行。

2.2 基于電價的模式

一般情況下，基于電價模式可以分為分時電價、實時電價、尖峰電價。通過價格信號引導用戶合理調節和改善用電結構和用電方式，在電價決策模型、電價對負荷曲線形狀和電網可靠性等方面有了大量的研究。為了滿足周期性起伏波動的負荷要求和系統的安全性、經濟性要求合理規劃柔性負荷的用電時段具有重要理論意義和市場價值。文獻[12]通過建立線性不等式約束條件建立柔性負荷工作模型規劃用戶柔性負荷的用電時段，實現家居混合供電系統能量使用最優化。

2.3 多時間尺度協調調度

一般情況下，計及柔性負荷互動響應的調度框架分為月前、日前、日內和實時等多個時間尺度。隨著大量間歇式新能源并入系統，系統對功率預測精度要求也隨之提高。由于歲時間尺度逐級提高預測精度也會逐步提高的特性，可以考慮將柔性負荷調度的整個過程分為日前24小時負荷調度、日內1小時負荷調度、日內15分鐘負荷調度和實時負荷調度4個時間尺度。文獻[13]基于風電在不同時間尺度具有不同的誤差差異以及系統調節能力的差異性，提出“多級協調、逐級細化”的多時間尺度協調的柔性負荷響應調度模型與策略，有效抑制風電功率波動性所引起的功率不平衡，降低發電機組備用容量，提高調度的經濟性。

3 結語

本文探討了計及柔性負荷的主動配電網優化調度的幾種比較完善調度模式與策略，分析比較了兩種不同的柔性負荷模型。將柔性負荷引入主動配電網調度改變傳統的“發電跟蹤負荷變化”的運行的運營模式，通過引導柔性負荷主動參與到電網的運行控制，可積極消納間歇式新能源，提高電網運行的安全性和經濟性。因此，盡快的完善柔性負荷參與電網調度的激勵補償機制，建設柔性負荷調度示范區將成為未來幾年主動配電網調度的潛在發展方向。

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]