分布式电源与需求侧的主动配电网多级协调调度措施

2022-09-01陈瑶

通信电源技术 2022年9期

陈瑶

（国网湖南电力有限公司娄底供电分公司，湖南娄底 417000）

0 引言

随着新能源发展的逐渐加快，越来越多的分布式电源接入到配电网中，对于配电网电压、谐波等都造成影响。同时，社会快速发展对于用电需求逐渐增加，对于节能环保等提出了更高的要求，这就要求加强电力需求侧管理，进一步增强用户的用能效率，加强需求侧参与电网运行控制，并在此基础上提出了主动配电网的理念。因此，在充分考量不同类型调控资源的基础上，提出了多层级全资源协调优化调度方法，建立起主动配电网协调调度体系，能够为主动配电网的建设提供帮助。

1 主动配电网多级协调调度系统分析

主动配电网多级协调调度系统在具体运行时要采取多种调控方式，在保证配网运行安全的基础上，以减少线损、削峰填谷作为目标实施协调调度。按照时间的不同，可以分成日前调度、日内调度以及实时调度等。其中，日前调度主要是通过粒子群算法进行计算，对于次日不同类型资源进行调控；日内调度主要是通过偏差修正的方式对日前计划实施必要修正；实时调度主要是建立在电压灵敏度分析基础上，一旦出现故障则可以第一时间进行调整控制。不同调度层级之间协调配合，能够对不同类型可调控资源实施有效的调度管控[1]。

1.1 日前调度

此方面的调度具有足够的时间实施优化计算，可以为次日配电网和不同类型调控资源的生产计划设置提供帮助。对于配电网来说，在进行日前调度时要按照工程具体应用条件，在保证不同资源安全有效运行的基础上，通过不同调控方式实施优化计算以及调度控制。本文主要采取粒子群算法实施日前调度计算，其算法规则相对简单，可以实现快速收敛，并且能够利用不同方式防止陷入局部最优的误区[2]。

（1）控制变量。按照形式不同可以分为前控制变量、中间控制变量等，其中前m个可控分布式发电单元的发电功率用PDG-m表示，中间n个变量表示的为储能系统充放电情况，其功率可以用PESS-n表示，后k个控制变量表示的是可控负荷情况，用电功率可以用PCLOAD-k表示[3]。控制变量的具体计算公式为

（2）优化目标。主要是将最小网损以及削峰填谷作为最终目标，以此来建立目标函数，具体计算公式为

式中：minf1为网损最小的子目标函数；minf2为削峰填谷子的目标函数；ω1和ω2分别为各个子目标函数的权重系数。

（3）约束条件。上述目标函数的实现需要建立在相应约束条件的基础上，具体的约束条件包括如下几方面。

①配电网潮流约束，可以表示为

②分布式发电出力约束。此约束直接受到分布式发电所用设备参数的影响，具体约束条件为

③储能充放电功率约束。储能充放电系统在运行过程中往往会受到系统制造工艺等方面的影响，所以储能系统内存在着满足极限充放电功率的条件。不同储能系统、不同的运行时间，其充放电功率调整速度会受到相应的约束，具体约束条件为

式中：PlimSt为储能系统充放电功率在单位时间内调整的速度。

④可控负荷用电功率约束。要确保可控负荷用电功率小于等于次日计划上下限，可以表示为

1.2 日内调度

日内调度一般包括两种较为常见的调度模式，分别为基于超短期预测重新制定调度计划和按照偏差实施必要的修正调整[4]。其中，基于超短期预测需要重新制定调度计划，此时无法发挥日前调度计划的作用，从而造成日前调度计划的所有数据不再具有价值，与现今配网调度技术的发展要求不相匹配。

日内调度过程中，要按照具体情况选定可调控资源，可以参照日前调度可调控资源进行选定，保证所选定的资源在日内调度的可调控资源范围内。为了更具参照性，本文主要选取分布式发电、储能以及可控负荷作为日内调度的可控资源。而对日内调度的约束条件也要控制在日前调度范围内，具体包括配网潮流约束以及不同类型的可调控资源调节容量约束等，同时也要加强对不同类型可调控资源日内计划以及日前计划偏差方面的限定[5]。

在日内调度执行过程中，要参照配网负荷的超短期预测数据，和日前调度优化后的配网期望用电负荷进行对比分析，以此为基础得到之后4 h内要调整的偏差容量，对其实施分类，不同时间段进行不同类型可调控资源调节容量的计算，而同种类型的可调控资源要进行内部调节容量的再分配[6]。通过上述方式所进行的日内调度并非彻底摒弃日前调度制定的计划，更多的是按照具体的用电量变化情况对其进行修正，从而确保日前调度和日内调度两者之间的平缓过渡。日内调度的优化目标可以表示为

式中：n为分析过程中需要设定的时间节点数量；wn为每个时间节点偏差所占的权重；ΔPn为每个时间节点的偏差量。从时间上来看，日内调度采取的是持续超前控制方式，其并不追求一蹴而就，更多是要确保调度趋势的准确性[7-9]。

对于主动配电网来说，其包括多种不同类型的可调控资源，而对于同种类型的可调控设备来说，要再次实施调节容量的分配。例如，配电网的某些区域内包括很多可控负荷区域，通过上述的操作方式可以得到该区域全部可控负荷4 h内的调节计划[10]。

1.3 实时调度

相对于日前调度和日内调度，实时调度的时间尺度相对较短，往往只有5～15 min，所以实时调度过程中能够调度的资源和容量相对较少，主要采取的是闭环控制方式，对于配电网以及每种可调控资源的经济性影响相对较小。因此，应用实时调度时主要注重的是配电网安全运行情况，一旦配电网相应运行指标（电压、频率等）超出了极限值就会快速进行响应。通过实时调度可以实现对响应速度可调控资源的调整，从而确保整个配电网运行的可靠性。

实时调度的具体功能主要包括以下两点：一是对于分布式电源并网点的电能质量情况进行监控，一旦并网点电能质量不满足具体要求就会发出离网指令，同时切除分布式电源；二是分布式电源接入到电网后容易引发电压超过极值，此时实时调度系统就可以利用储能、可控负荷、光伏出力等措施避免电压超限的情况，从而确保整个配网电压的质量稳定性。

2 主动配电网调度案例分析

为了能够对日前调度、日内调度等充分说明，本文主要通过光伏、储能、可控负荷3类可调控资源来进行具体分析。其中光伏发电往往会受到自然环境的影响，按照现今政策法规将其归类为不可调度的发电单元。另外，若是可以确保光伏发电完全被配电网所消纳，则符合国家对于分布式光伏发电全部消纳的基本要求。

2.1 日前调度结果分析

首先，按照具体运行情况设置配网负荷的高峰、低谷阈值等，并以此为基础对配网次日负荷进行划分，主要分成高峰时段、低谷时段以及平时段等不同时段，其中高峰时段的光伏出力有所上升，储能进入放电状态，可控负荷减少用电；低谷时段的光伏出力有所下降，储能进入充电状态，可控负荷增加用电；而对于平时段来说，无须对各种可调控资源实施调节，遵照原有计划进行生产即可。其次，可以通过粒子群算法来对不同类型的可调控资源容量进行优化计算，同种类型的可调控资源可以按照可调容量范围对每个设备调节容量实施比例分配，原有预测负荷低谷时段的虚线有相对较高的提升，这就表明日前调度满足了填谷的要求。而负荷高峰时段的虚线有相对较多的削减，这就表明日前调度满足了削峰要求。