含微電網(wǎng)的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度

1、含微電網(wǎng)的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度摘要：在近年來，微電網(wǎng)的使用率有了明顯的提高，由于它能夠?qū)Ψ植际诫娫?進(jìn)行有效地利用，并且對(duì)于配電網(wǎng)的供電有了更多的保障，因此，它的存在受到 了國(guó)際上許多學(xué)者的重視。關(guān)鍵詞：含微電網(wǎng)；配電網(wǎng)；優(yōu)化1微電網(wǎng)的概念和典型結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)是指由分布式電源、負(fù)荷單元和儲(chǔ)能裝置依照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的 具有獨(dú)立管理、維護(hù)、操控能力的集約化新型電力網(wǎng)絡(luò)。微電網(wǎng)有兩種運(yùn)行方式: 并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行。在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下，微電網(wǎng)從主電網(wǎng)輸入或輸出電力。一 旦主電網(wǎng)出現(xiàn)任何擾動(dòng)，微電網(wǎng)就轉(zhuǎn)換到獨(dú)立模式，并且保持對(duì)優(yōu)先級(jí)負(fù)荷的供 電可靠性。微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)主要有:交流型微電網(wǎng)、直流型微電網(wǎng)和交直流混

2、合型微電 網(wǎng)。在交流型微電網(wǎng)中，輸出交流電的分布式電源通常直接或者經(jīng)AC/DC/AC轉(zhuǎn) 換裝置連接至交流母線，輸出直流電的分布式電源必須經(jīng)過DC/AC逆變器連接至 交流母線。直流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和各類負(fù)荷均經(jīng)過電力電子 設(shè)備連至直流母線。同交流型微電網(wǎng)相比，直流型微電網(wǎng)更多需要關(guān)注的是電壓 控制與不同分布式電源間的環(huán)流抑制控制。交直流混合型微電網(wǎng)即可以直接向直 流負(fù)荷供電，又可以向交流負(fù)荷供電，降低了電力變換帶來的能量損耗，更高效， 更具靈活性，發(fā)展最具潛力。2微電網(wǎng)的研究發(fā)展?fàn)顩r目前，國(guó)際上關(guān)于微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究日益深入，結(jié)合理論和技術(shù)實(shí)踐的 開展，很多國(guó)家建設(shè)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)

3、示范系統(tǒng)，有的已經(jīng)投入了市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)。美國(guó)學(xué)者最早提出了 微電網(wǎng)的概念，并對(duì)其組網(wǎng)方式、控制策略、電能質(zhì) 量改善措施等專題進(jìn)行了長(zhǎng)期深入研究。此后，在美國(guó)建成了包括一些大學(xué)校園 微電網(wǎng)在內(nèi)的數(shù)十個(gè)實(shí)際微電網(wǎng)工程。歐洲對(duì)微電網(wǎng)的研究，主要關(guān)注多個(gè)微電網(wǎng)之間的互聯(lián)問題，目的是解決未 來大量分布式電源的可接入性問題，保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。目前，歐洲部分國(guó) 家的微電網(wǎng)技術(shù)逐漸走向成熟。日本基于本國(guó)資源匱乏，能源短缺，各類用電需求日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)背景，對(duì) 可再生能源發(fā)電投入了很大的研究力量。日本也建成了多個(gè)示范工程，如Archi 微電網(wǎng)、Kyoto微電網(wǎng)、Hachinohe微電網(wǎng)、Tokyogas微電網(wǎng)。當(dāng)

4、前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)飛速發(fā)展的重要階段，微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方興未艾， 在國(guó)內(nèi)的很多高校和科研機(jī)構(gòu)也紛紛展開了積極的研究。我國(guó)的微電網(wǎng)主要以試 點(diǎn)項(xiàng)目為主，例如浙江東福山島微電網(wǎng)、江蘇鹽城大豐微電網(wǎng)、青海玉樹微電網(wǎng) 等實(shí)際工程。十三五期間，我國(guó)將在太陽(yáng)能、風(fēng)能占優(yōu)勢(shì)的區(qū)域設(shè)立微電網(wǎng)示 范平臺(tái)，還將推進(jìn)建立100座新能源示范城市。但是我國(guó)微電網(wǎng)的發(fā)展與世界其 他發(fā)達(dá)國(guó)家的研究實(shí)力相比，依然存在較大差距，需要多投入科研精力，促進(jìn)其 廣泛的發(fā)展。3微電網(wǎng)的控制與保護(hù)微電網(wǎng)和DER單元的整合在引入控制和保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要解決的一些運(yùn)行 技術(shù)挑戰(zhàn)，以確保目前的可靠性水平不會(huì)受到嚴(yán)重影響從而充分發(fā)揮分布式發(fā)電

5、 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。其中一些困難來自于傳統(tǒng)配電系統(tǒng)，而其他問題則是在電能傳輸過 程種觀測(cè)到的穩(wěn)定性問題。微電網(wǎng)保護(hù)和控制方面最相關(guān)的挑戰(zhàn)包括：1）雙向功率流:分配饋線最初設(shè)計(jì)用于單向功率流，DG單元在低電壓電平下可 能導(dǎo)致反向功率流，并導(dǎo)致保護(hù)協(xié)調(diào)問題，進(jìn)入不需要的功率流模式，引起故障 電流分布和電壓控制的復(fù)雜性。2）穩(wěn)定性問題:各集成的DG單元的相互作用可能會(huì)產(chǎn)生局部振蕩，需要進(jìn)行 徹底的小干擾穩(wěn)定性分析。此外，需要進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析，以確保微電網(wǎng)中并 網(wǎng)和獨(dú)立運(yùn)行模式之間的無縫過渡。3）建模:在傳統(tǒng)水平建模常規(guī)電力系統(tǒng)時(shí)，三相平衡條件（主要是感應(yīng)傳輸線路） 和恒功率負(fù)載是普遍的假設(shè);然而，這些并

6、不一定適用于微電網(wǎng)，因此需要修改模 型。4）低慣量:與大量同步發(fā)電機(jī)確保較大慣性的大功率系統(tǒng)不同，微電網(wǎng)可能會(huì) 顯示出低慣量特性，尤其是在功率電子接口 DG單元中占有重要份額時(shí)。雖然這 樣的接口可以提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，但是如果沒有合適的控制機(jī)制，則系統(tǒng)中的低 慣性可能導(dǎo)致嚴(yán)重的頻率偏差。5）不確定性:微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行需要不同DER之間的一定程度的協(xié)調(diào)。這 種協(xié)調(diào)在孤立的微電網(wǎng)中變得更具挑戰(zhàn)性，其中關(guān)鍵的需求供給平衡和部件故障 率需要在延長(zhǎng)的范圍內(nèi)解決強(qiáng)禍合問題，同時(shí)考慮到負(fù)載曲線和天氣預(yù)報(bào)等參數(shù) 的不確定性。由于負(fù)荷數(shù)量的減少和發(fā)電微源的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，這種不確定性高于 大電網(wǎng)系統(tǒng)。4接入主動(dòng)配

7、電網(wǎng)的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)微電網(wǎng)作為可再生能源、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能裝置等并入主動(dòng)配電網(wǎng)的有效平臺(tái)， 能充分解決間歇性分布式能源與主動(dòng)配電網(wǎng)的耦合問題，因此是未來主動(dòng)配電網(wǎng) 研究的熱門方向。微電網(wǎng)可以運(yùn)用一系列協(xié)調(diào)控制技術(shù)保證對(duì)自身的控制、保護(hù) 及管理，因此針對(duì)接入主動(dòng)配電網(wǎng)的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究主要從考慮多因素的 優(yōu)化配置及MG的選址定容、多層次綜合規(guī)劃和多類型DG間的互補(bǔ)性設(shè)計(jì)等方 面進(jìn)行?；陔姵貎?chǔ)能系統(tǒng)（BESS），提出了一種運(yùn)用于微電網(wǎng)的以使購(gòu)電成本最小 化的優(yōu)化算法，該算法在最小成本的約束下，可在任意時(shí)刻同時(shí)對(duì)BESS及多個(gè) DG進(jìn)行有效調(diào)控。相關(guān)學(xué)者采用蒙特卡羅模擬方法，建立智能虛擬儲(chǔ)能控制

8、策 略來應(yīng)對(duì)可再生能源的不確定性及滲透率的增加；有學(xué)者提出的優(yōu)化粒子群算法 能有效解決風(fēng)、光和煤炭等多類型分布式發(fā)電間的互補(bǔ)性問題，實(shí)現(xiàn)了偏遠(yuǎn)地區(qū) 的多聯(lián)產(chǎn)微電網(wǎng)；同時(shí)研究人員基于德爾菲法修正的層次分析法，綜合考慮多類 型DG的協(xié)調(diào)控制及電網(wǎng)的安全可靠、可持續(xù)發(fā)展等因素，建立了接有MG的配 電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系。5接入主動(dòng)配電網(wǎng)的微電網(wǎng)控制方式隨著微電網(wǎng)群數(shù)量的快速增長(zhǎng)，主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及電力潮流流向也會(huì) 隨之發(fā)生變化，因此尋求對(duì)微電網(wǎng)合理的控制方式是加快主動(dòng)配電網(wǎng)朝著更穩(wěn)定、 更智能和更高效目標(biāo)邁進(jìn)的保證。就當(dāng)前的科研現(xiàn)狀來看，控制掛載至ADN的微 電網(wǎng)，主要有由ADN全權(quán)控制的集中式控

9、制、主動(dòng)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)聯(lián)合控制的集 中一分散式控制以及微電網(wǎng)群間協(xié)同控制的分布式控制3種。接入主動(dòng)配電網(wǎng)的微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)為集中式控制模式，在此模式中主動(dòng)配電 網(wǎng)享有對(duì)全網(wǎng)信息、發(fā)電計(jì)劃和能量輸送的全部控制權(quán)，同時(shí)結(jié)合不同的運(yùn)行情 況靈活制定出各種控制方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接入至主動(dòng)配電網(wǎng)的微電網(wǎng)的全面優(yōu)化協(xié) 調(diào)控制。但龐大的數(shù)據(jù)采集信息量及信息處理工作對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)有著很大的考驗(yàn)。 與集中控制模式不同，集中一分散式控制加入了微電網(wǎng)的自身控制，在對(duì)各類可 控及不可控負(fù)荷進(jìn)行合理預(yù)測(cè)的前提之下，制定出科學(xué)的發(fā)電計(jì)劃，從而起到對(duì) 間歇性分布式電源及主動(dòng)負(fù)荷的有效調(diào)配，最后再將結(jié)果上報(bào)至主動(dòng)配電網(wǎng)管理 層，實(shí)現(xiàn)了控制任務(wù)的分散下放，提高了數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和擴(kuò)展性。分布式控制是通過將本地微電網(wǎng)信息與相鄰微電網(wǎng)群信息進(jìn)行協(xié)同運(yùn)行，最 終確定控制方案，極大程度地確保了控制方案的可靠性，并且信息的有效率將大 為提升，使得控制變得更加靈活。結(jié)語微電網(wǎng)作為大電網(wǎng)的補(bǔ)充，作為被承認(rèn)的有效方案，它仍然要面對(duì)技術(shù)上， 經(jīng)濟(jì)上和政策不完善所帶來的種種問題。雖然困難重重，但是目前許多有利的條 件，包括國(guó)家相關(guān)政策的不斷出臺(tái)都將會(huì)起到推波助瀾的作用，未來微電網(wǎng)的發(fā) 展趨勢(shì)仍然是一片大好。參考文獻(xiàn)：張曉雪，牛煥娜,趙靜翔.含微電網(wǎng)的配