含柔性负荷的主动配电网优化调度策略研究

贾先平

【摘 要】随着多种分布式电源的大量接入、用户与电网的双向互动、各种新型可控单元的广泛应用，使得配电网主动性增强、调度资源愈发丰富、运行方式日趋复杂，促使主动配电网技术朝着灵活、高效、智能和可持续方式发展。本文比较分析两种不同的柔性负荷模型，探讨计及柔性负荷的主动配电网优化调度比较完善调度模式与策略，包括多目标协调优化、基于电价模式和多时间尺度协调调度。文中最后展望柔性负荷在主动配电网调度未来发展。

【关键词】柔性负荷；主动配电网；优化调度

【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

近年来，国家一直致力于现代化智能电网全面建设，积极开展现代化电网的研究于试点项目的深入推进，取得巨大的进步。由于大量的分布式电源接入电网、电动汽车的不断普及以及可控负荷的逐渐增多，使得传统配电网不得不面临诸多不可预见的挑战；尤其在当前分布式光伏相关国家鼓励政策不断出台，高渗透分布式光伏电源接入配电网所可能导致的电压水平升高、短路电流增大、供电可靠性降低以及电能质量恶化等问题显得尤其突出，将打破传统配电网潮流单向辐射状供电模式[1]。

间歇式能源的不断发展和高峰负荷的迅猛增加使得电网运行难度急剧上升，对电力系统调节能力提出新的重大挑战。在主动配电网优化调度中引入柔性负荷是一个必要的发展趋势。柔性负荷[2]的含义可以理解为用电量可在指定区间内变化或者在不同的时段间转移的负荷。柔性负荷调度作为发电调度的补充能够削峰填谷和平衡间歇式能源引起的电压波动，有利于丰富电网调度运行的调节手段[3-4]

主动配电网技术不断的发展目的在于积极消纳间歇式新能源，提升绿色能源利用率，优化能源结构[5]。主动配电网的优化调度是指通过对分布式电源、储能、柔性负荷以及需求侧响应等可控资源灵活的协调控制，达到对可再生能源的充分消纳以及对能量资源的高效利用，并通过智能管理技术保障供电可靠性和供电质量的前提下达到运行成本最优等目标[6]。

1 柔性负荷

柔性负荷优化調度是主动配电网未来发展的潜在发展趋势和研究方向。柔性负荷就是具有柔性特征的负荷，这种负荷是灵活可变可调节的负荷。含柔性负荷的主动配电网优化调度考虑将调度灵活的负荷资源作为调度对象，采用适当的需求响应措施，实现柔性负荷与电源之间的源-荷互动响应，达到积极消纳间歇式新能源优化资源配置的目的。

式中：T表示用电周期；λt表示t时段的实时电价；λL，λH表示用户对电价敏感的临界价格；P表示该类型负荷中的最低保障性需求，即刚性部分。

对比两个模型对柔性负荷的分类大体上相类似，都是在电价的影响条件下，当在电价比较高的时段，将一些必须发生的用电量转移到电价比较低的时段，即可转移负荷，如工厂生产用电、大部分生活用电等；当在电价比较高的时段，将一些比较灵活且可以不产生的用电量削减或者取消，即可削减负荷，如空调用电，娱乐用电等。因此，智能化环境下的电网调度必须从单一时段的优化问题转化为多时段统一、协调优化的问题。

2 调度模式与策略

2.1 多目标协调优化调度模式

随着电网的不断发展，大量的间歇式新能源接入电网，使得电网的优化调度复杂多样化，要同时满足多个不同的要求。因而，建立多目标的协调优化调度模式应用最为广泛。文献[9]建立了一种综合考虑可再生能源利用率、网络损耗及用户满意度的多目标优化模型，增加可再生分布式发电的利用率，有效减小网络有功损耗，提高经济性。

文献[10]则以AND的运行成本、可再生能源消纳与配电网电能损耗三个角度构建多目标优化模型，实现ADN在运行过程中的综合效益最大化。文献[11]建立的多目标优化模型主要是在大量间歇性分布式电源接入电网之后对有功和无功的协调优化，以增加能源的利用率，保障电网稳定可靠运行。

2.2 基于电价的模式

一般情况下，基于电价模式可以分为分时电价、实时电价、尖峰电价。通过价格信号引导用户合理调节和改善用电结构和用电方式，在电价决策模型、电价对负荷曲线形状和电网可靠性等方面有了大量的研究。为了满足周期性起伏波动的负荷要求和系统的安全性、经济性要求合理规划柔性负荷的用电时段具有重要理论意义和市场价值。文献[12]通过建立线性不等式约束条件建立柔性负荷工作模型规划用户柔性负荷的用电时段，实现家居混合供电系统能量使用最优化。

2.3 多时间尺度协调调度

一般情况下，计及柔性负荷互动响应的调度框架分为月前、日前、日内和实时等多个时间尺度。随着大量间歇式新能源并入系统，系统对功率预测精度要求也随之提高。由于岁时间尺度逐级提高预测精度也会逐步提高的特性，可以考虑将柔性负荷调度的整个过程分为日前24小时负荷调度、日内1小时负荷调度、日内15分钟负荷调度和实时负荷调度4个时间尺度。文献[13]基于风电在不同时间尺度具有不同的误差差异以及系统调节能力的差异性，提出“多级协调、逐级细化”的多时间尺度协调的柔性负荷响应调度模型与策略，有效抑制风电功率波动性所引起的功率不平衡，降低发电机组备用容量，提高调度的经济性。

3 结语

本文探讨了计及柔性负荷的主动配电网优化调度的幾种比较完善调度模式与策略，分析比较了两种不同的柔性负荷模型。将柔性负荷引入主动配电网调度改变传统的“发电跟踪负荷变化”的运行的运营模式，通过引导柔性负荷主动参与到电网的运行控制，可积极消纳间歇式新能源，提高电网运行的安全性和经济性。因此，尽快的完善柔性负荷参与电网调度的激励补偿机制，建设柔性负荷调度示范区将成为未来几年主动配电网调度的潜在发展方向。

【参考文献】

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[责任编辑：朱丽娜]