關(guān)于主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的策略研究

王 芳

（國網(wǎng)寧夏電力公司 吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100）

0 引 言

合理性的調(diào)度策略是指搭建更加有效的電源-負(fù)載匹配模式，維持調(diào)度目標(biāo)應(yīng)用效果的同時(shí)，建構(gòu)完整的配電網(wǎng)控制平臺(tái)，從而提高儲(chǔ)能利用率，實(shí)現(xiàn)調(diào)度策略的優(yōu)化目標(biāo)。

1 主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度整體要求

在互動(dòng)配網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化工作中，要建立各個(gè)能源體系之間的耦合交互處理機(jī)制，從而完善綜合利用工作，確保能從根本上提高主動(dòng)配電網(wǎng)（Active Distribution Network，ADN）系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性運(yùn)行效果，維持可靠處理模式。因?yàn)橹鲃?dòng)配電網(wǎng)本身就是多能源系統(tǒng)，能有效緩解RES出力的間歇性和波動(dòng)性沖擊，從而順應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行要求，減少能源浪費(fèi)。基于此，在主動(dòng)配網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模式中，要建立多源協(xié)同分析機(jī)制，從而降低系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)體系產(chǎn)生的沖擊力，保證能源供應(yīng)的可靠性。

1.1 整體協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模式

結(jié)合配電網(wǎng)源以及負(fù)荷的特性落實(shí)分布式能源消納機(jī)制，提升電網(wǎng)實(shí)時(shí)性運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，并且能匹配間歇式分布能源接入體系，從而提高空間尺度、時(shí)間尺度以及運(yùn)行狀態(tài)的綜合控制效果[1]。整體優(yōu)化調(diào)度模式如圖1所示。

圖1 優(yōu)化調(diào)度架構(gòu)模式

由圖1可知，在整個(gè)調(diào)度架構(gòu)體系內(nèi)，主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度中心要結(jié)合實(shí)際情況完成負(fù)荷以及集群處理，從而保證對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)能量管理效果符合預(yù)期。并且，主動(dòng)配電網(wǎng)能源管理中心能結(jié)合模塊聚類管理單元進(jìn)行常規(guī)化負(fù)荷預(yù)測(cè)信息的處理，在統(tǒng)一整合相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，依據(jù)實(shí)時(shí)性狀態(tài)數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)對(duì)比分析，能夠更好地調(diào)度相關(guān)資源，維持優(yōu)化運(yùn)行的效果。

1.2 調(diào)度控制

主動(dòng)配電網(wǎng)建立多源協(xié)同調(diào)度框架的過程中，將調(diào)度中心作為核心，開展相應(yīng)的控制決策，獲取資源發(fā)電計(jì)劃的同時(shí)完成負(fù)荷預(yù)測(cè)，搜索并收集相關(guān)數(shù)據(jù)。從分布式電源出力約束條件以及主動(dòng)配電網(wǎng)全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析可知，建立完整的資源協(xié)同和優(yōu)化調(diào)度工序要將全局作為目標(biāo)，全面分析不同單元獲取的信息數(shù)據(jù)，建構(gòu)完整的優(yōu)化模型，從而指導(dǎo)柔性負(fù)荷調(diào)節(jié)控制方式，保證配電網(wǎng)調(diào)度工作的最優(yōu)化。

另外，在調(diào)度控制環(huán)節(jié)中還要管控模塊聚類管理層，維持核心收集數(shù)據(jù)的規(guī)范性，并匹配供給側(cè)資源和需求側(cè)資源統(tǒng)計(jì)體系，維持監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)等工作的合理性，確保主動(dòng)優(yōu)化調(diào)度的最優(yōu)化效果。例如，在上級(jí)決策制定后分布到不同模塊內(nèi)，從而形成計(jì)劃指令體系，減少優(yōu)化值偏差以及新能源的隨機(jī)性數(shù)據(jù)，維持各個(gè)單元微處理工作的最優(yōu)化[2]。

2 主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度建模策略

2.1 多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度

在主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度工作中，為了滿足調(diào)度的基本需求，需結(jié)合能源的實(shí)際情況開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析。因?yàn)轱L(fēng)電能源以及光伏能源的預(yù)測(cè)數(shù)值和負(fù)荷側(cè)用電預(yù)測(cè)數(shù)值本身存在時(shí)間差異，所以要想提升調(diào)度優(yōu)化的效果，可以將時(shí)間尺度作為標(biāo)桿，進(jìn)行分布式電源出力分析和負(fù)荷側(cè)需求分析，從而全面提升調(diào)度運(yùn)維管理的實(shí)效性[3]。也就是說，要制定差異化調(diào)度計(jì)劃，維持調(diào)度模式相互配合的機(jī)制，從而保證能量調(diào)度和優(yōu)化管理工作都能有序開展。例如，建設(shè)日前調(diào)度計(jì)劃，完成日前預(yù)測(cè)、用戶側(cè)參與調(diào)度信息分析以及削峰填谷等，并且利用修正參數(shù)的方式完成日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃，構(gòu)建超短期預(yù)測(cè)和跟蹤修正等模塊。

2.1.1 日前調(diào)度優(yōu)化

要將調(diào)度計(jì)劃集中在日前調(diào)度預(yù)報(bào)信息和新能源歷史數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)方面，從而全面預(yù)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，并且基于數(shù)據(jù)完成調(diào)度日計(jì)劃。一般而言，在日前調(diào)度計(jì)劃體系內(nèi)，要明確了解到調(diào)度日內(nèi)相關(guān)時(shí)段CDG信息機(jī)組的啟停狀態(tài)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)（Energy Storage System，ESS）充放電狀態(tài)，全面分析負(fù)荷側(cè)柔性負(fù)荷響應(yīng)分配的基本情況，進(jìn)一步調(diào)控實(shí)時(shí)性運(yùn)行模式，將主動(dòng)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行作為整體管控結(jié)構(gòu)的核心，優(yōu)化出力單位以及柔性負(fù)荷參數(shù)，維持變電站低壓母線注入率的規(guī)范性，確保計(jì)算備案應(yīng)用效果滿足預(yù)期。

首先，各個(gè)單位要結(jié)合能源預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)需求側(cè)相應(yīng)情況予以匯總。其次，結(jié)合模塊的聚類管理層完成單元數(shù)據(jù)的收集和匯總分析，在此過程中要確保整理、統(tǒng)計(jì)以及挖掘等基本流程的規(guī)范性，確保可調(diào)度容量分析的應(yīng)用效果符合要求。最后，完成主動(dòng)配電網(wǎng)能源管理中心的處理工作，從而制定日前優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃。

除此之外，要結(jié)合調(diào)度時(shí)段落實(shí)調(diào)度規(guī)劃，確保聚類控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)控制器等相關(guān)工作都能落實(shí)到位，從而滿足負(fù)荷量變化要求[4]。

2.1.2 日內(nèi)調(diào)度優(yōu)化

因?yàn)榕潆娋W(wǎng)應(yīng)用能源的出力狀態(tài)本身就存在隨機(jī)性和波動(dòng)性，所以為了滿足調(diào)度應(yīng)用規(guī)范的具體要求，需沿用日前的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，采取當(dāng)日調(diào)度策略實(shí)施機(jī)制，尤其是對(duì)風(fēng)電能以及光伏能隨機(jī)波動(dòng)的分析工作，要確保預(yù)測(cè)誤差不會(huì)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。基于此，要利用滾動(dòng)優(yōu)化模式，對(duì)每個(gè)調(diào)度時(shí)刻進(jìn)行優(yōu)化時(shí)域分析，以保證在有限時(shí)間段內(nèi)區(qū)域分析體系的合理性，并結(jié)合在線優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)整合實(shí)際信息。例如，在第k個(gè)調(diào)度時(shí)刻結(jié)合已知數(shù)據(jù)信息以及歷史性數(shù)據(jù)信息，就能完成[k,k+n]時(shí)域內(nèi)的狀態(tài)預(yù)測(cè)分析，結(jié)合相關(guān)優(yōu)化目標(biāo)獲取[k,k+m]的優(yōu)化結(jié)果，以此類推完成滾動(dòng)優(yōu)化計(jì)算分析。滾動(dòng)優(yōu)化原理如圖2所示。

圖2 滾動(dòng)優(yōu)化原理

2.2 多源協(xié)同調(diào)度

從儲(chǔ)能調(diào)度成本分析入手，綜合考量全網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度應(yīng)用要求，計(jì)算公式為：

式中，CESS,j表示j節(jié)點(diǎn)的ESS調(diào)度成本；Ceo,j表示ESS單位運(yùn)維成本；Lj表示整體使用壽命；Δt表示單位調(diào)度時(shí)間[5]。與此同時(shí)，要結(jié)合ESS分析模式評(píng)估可控分布式電源的調(diào)度成本和廣義柔性負(fù)荷的調(diào)度成本等，從而結(jié)合調(diào)度時(shí)刻內(nèi)總削減量完成單價(jià)補(bǔ)償處理，確保調(diào)度優(yōu)化流程和效果符合預(yù)期。

另外，要依據(jù)粒子群算法判定各個(gè)維度最優(yōu)方向移動(dòng)內(nèi)容，借助ISPO對(duì)高維離子進(jìn)行子矢量劃分處理，確保最優(yōu)化前進(jìn)的合理性和規(guī)范性。首先，要將智能單粒子矩陣按照時(shí)段進(jìn)行劃分處理，匹配歸一分析機(jī)制，建立對(duì)應(yīng)矩陣模式后劃分k個(gè)子向量，并且結(jié)合子向量對(duì)應(yīng)調(diào)度周期內(nèi)的階段。其次，要將各個(gè)子向量依據(jù)空間差異化分布予以劃分控制，確保開關(guān)間隔內(nèi)分布式單元子矢量模塊的完整性，并且維持開關(guān)通斷的控制效果[6]。基本流程如下：一是初始離子位置矢量，進(jìn)入到子矢量劃分階段；二是設(shè)定參數(shù)，i=1、j=1；三是更新優(yōu)化子矢量，若是j＜子矢量總數(shù)，則對(duì)j進(jìn)行再次確認(rèn)，評(píng)估其余設(shè)定迭代次數(shù)的大小。

3 主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度算例分析

在建立主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方案和策略處理機(jī)制后，要結(jié)合算例對(duì)其應(yīng)用效果予以評(píng)估。本文以三饋線互聯(lián)體系為例，整體主動(dòng)配電網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)中具備44個(gè)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)的算例拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿足對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，且整體計(jì)算分析框架內(nèi)風(fēng)能和光電能存在一定的不可調(diào)度性，僅僅依托可控分布式發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備完成參數(shù)處理[7]。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，其中黑色實(shí)心代表閉合狀態(tài)、空白代表斷開狀態(tài)。

圖3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1 基礎(chǔ)能源配置

選取對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)化連接予以控制。其中電池儲(chǔ)能的容量對(duì)應(yīng)分別為250 kW·h和500 kW·h，對(duì)應(yīng)的連接位置分別為A6、A10、A12、A19、B17和B6、B9。燃?xì)廨啓C(jī)的功率為300 kW，連接位置為 A20、B12。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)定

設(shè)定調(diào)度周期為24 h，每間隔1 h劃分對(duì)象。利用ISPO算法完成分析，了解到可控分布式模塊整體出力特征和系統(tǒng)的負(fù)荷參數(shù)維持一致，調(diào)度優(yōu)化模型系統(tǒng)最大負(fù)荷點(diǎn)和儲(chǔ)能單元充電系統(tǒng)相匹配，能為后續(xù)放電輸出提供保障。另外，不同儲(chǔ)能模塊子矢量區(qū)間存在差異，且會(huì)受到維度優(yōu)化方向的影響，要結(jié)合充放電策略應(yīng)用要求予以系統(tǒng)分析。

3.3 結(jié) 果

結(jié)合算例的具體內(nèi)容可知，ISPO算法在實(shí)際應(yīng)用過程中能結(jié)合分維度優(yōu)化基礎(chǔ)獲取全局最優(yōu)解，優(yōu)化調(diào)度后全天運(yùn)行成本有了明顯下降。并且為主動(dòng)配電網(wǎng)靈活調(diào)度提供保障，維持切換次數(shù)應(yīng)用效果和全面模型精準(zhǔn)性，建構(gòu)基于計(jì)算速度和計(jì)算精度都匹配的應(yīng)用框架，從而實(shí)現(xiàn)綜合管理水平的進(jìn)步[8-10]。

4 結(jié) 論

在主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化的過程中，要結(jié)合配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用要求和發(fā)展進(jìn)程，建立完整的儲(chǔ)能模塊損耗分析機(jī)制，促進(jìn)配電行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。