关于微电网日前优化调度的认识

田冉

摘 要 微电网的应用日益广泛，本文通过介绍微电网日前优化调度的模型，发现由于微电网特点不同，所建立的模型不同，最终所提出的微电网最佳决策的策略也不同。微电网涉及多个利益主体，彼此之间的利益诉求有一定的冲突，本文引入博弈理论，协调平衡微电网中利益主体的利益关系，并对微电网优化调度模型与微电网保护技术进行了介绍。

关键词 合作博弈理论；微电网保护技术

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0192-02

1 背景

为用户实现个性化、差异化的电力服务是家用微电网优化调度与家庭负荷控制和智能电网技术发展的重要手段。首先，考虑到家用微电网不同负载的特点，需要建立固定负载、可移动负载和可调负载的模型。然后，在不同的使用时间（time-of-use，TOU）对应不同价格的条件下，考虑到居民的舒适度和经济状况，文献[1]提出了日能量最优调度模型，以达到最大用户满意度为家庭微电网的目标，其中包括光伏阵列，能源存储设备和负载设备。文献[2]提出了一种配合微电网经济发展和环保的最优调度模型。鉴于最优的问题包括光伏电池组成的微电网系统、风力发电机、微型涡轮机、柴油发电机和电池，该论文建立了一个包含运营成本的多目标优化调度模型，系统负荷中断和污染处置成本的补偿费用作为约束条件。

微电网是一种新型的能源网络供应管理结构，为分布式提供渠道访问低压配电网络。它可以减少能源消耗减少环境污染，同时也可以提高系统的可靠性和灵活性。在微电网的时代，为了突出特色需要对电量分配调度进行优化。首先，微电网中的分布式有不同的经营特点，也可能容易受客观天气条件和负载需求的影响；其次，在考虑经济的同时需要关注所支付的环境利益，应当越来越多的关注微电网的大量可再生能源；最后，能源市场计划的种类也影响微电网运行效率。所有的这些都增加了微电网优化调度问题建模的复杂性。

由于微电网的特点，微电网调度与控制的操作与传统电网显著不同。为了平衡和优化关联方的利益，确定微电网调度的最佳策略是一个具有挑战性的课题，一个复杂的多目标优化方法，预计将成为解决微电网关键问题的有力工具。

2 微电网合作博弈模型

微电网中涉及多个利益主体，如用户、电网、可再生能源和蓄电池，利益诉求具有一定的冲突，在此基础上提出的合作博弈是与非合作博弈对称的一种博弈类型，指参与者能够联合达成一个具有约束力且可强制执行的协议的博弈类型。合作博弈中最重要的两个概念是联盟和分配，对于整个联盟来讲，整体收益大于其每个主体单独经营时的收益之和。對于分配来讲，每个参与者从联盟中分配到的收益不小于单独经营所得收益。合作之所以能够增进双方的利益，就是因为合作博弈能够产生一种合作剩余。至于合作剩余在博弈各方之间如何分配，取决于博弈各方的力量对比和制度设计。

3 微电网调度优化的模型扩展

微电网的优化调度还考虑负载的空间分布和聚合成本，用于计算各个地区的战略位置和总需求。将具有成千上万个节点的大型网络分布，减少到具有少量聚合负载的等效网络，从而显著减少计算负担。此外，它不仅有助于无论任何领域、任何数量的分布式系统运营商在一天中可以灵活地掌控时间，更快地做出运营决策，而且还能够将小型分布式资源灵活性地在各种电力/能源市场上进行交易。中心聚合器使市场参与到中央和地方的组合中，而本地聚合器通过实现被接受的投标来落实这一概念。通过比较具有和不具有聚合性能的网络来评估所提出的方法的有效性。对于给定的网络配置，与具有高错误率的消费者需求预测相比，聚合网络的稳态性能显著准确（约为±1.5%误差）。

微电网还被描述为小型模块化分布式发电，储能装置和可控负载的电网。为了最大化太阳能阵列的输出，有文献提出使用人工神经网络（ANN）最大功率点跟踪（MPPT）技术，并且通过模糊逻辑提出使用俯仰角控制技术来控制高风速下的涡轮输出功率。为了跟踪光伏（PV）中的最大功率点（MPP），提出的ANN由遗传算法（GA）训练。

而微电网中的蓄电池常常使用燃料电池，燃料电池（FC）正成为一种清洁和无污染的能源，并被广泛应用于大多数运输和微电网应用。然而，某些要求快速动态响应的应用程序正在限制FC的使用寿命问题。FC的慢动态响应不适合提供瞬时负载要求，通常在加速和制动期间在电动车辆中产生。有文献提出了一种新颖的控制策略和相关的电力电子学应用。即一种以级联模式执行的基于Lure-Lyapunov的控制器，用于控制FC和超级电容器（UC）混合能量的管理系统。在提出的方案中，UC响应负载需求的瞬变，而FC则负责标称负载总线要求。这种组合有助于提高FC的寿命，因为诸如UC之类的辅助存储设备为突发瞬变提供缓冲。提出的控制策略还有助于维持UC的充电状态以获得更好的性能。并且还提出了数学模型和证明了系统的绝对稳定性。由于基于被动的控制方法，所提出的控制策略是强大有效的。

4 微电网的保护技术

保护措施仍然是微电网发展的重要因素。文献[5]提出了一种评估策略来量化不良保护方案对微电网可靠性指标的影响。特别是评估策略考虑到在异常运行条件下的保护措施的触发概率，例如保证行程，拒绝和故障。每单位时间的这种触发概率被定义为动态中断率，以区分静态中断率（即随机中断率）。通过模拟系统运行条件来确定触发概率构建概率模型。该模型可以通过先前提出的虚拟设定值来表征，其可以通过预测分析来确定，以最小化在不同操作条件下不正确的保护动作的概率。根据拟议的评估策略，400V微电网系统证明了保护系统对动态停电率和静态停电率的影响对运行可靠性的重要意义。

Microgrid被认为是将广泛分布式系统中分布式发电机组（DG）日益普及的新形式。过流继电器的保护协调被视为不同运行状态的线性规划问题。在控制中心，通过实时测量来对人造神经网络（ANN）模型进行训练，以识别线段上是否存在故障。在另一个神经网络模型中，通过相同的测量进一步估计故障位置。可以执行重新配置以修改现场继电器的设置，以增强不同情况下操作的可靠性。测试结果表明，在估计模型的帮助下，自适应过电流保护方案可以准确、智能地修改新操作状态的保护设置。endprint

5 結论

本世纪可再生能源技术的部署是可持续发展的关键手段。可再生能源可以从源头产生，背景是根据时间尺度重新自建。可再生能源最重要的来源包括太阳能光伏转换技术，生物质能和生物燃料能源系统，风力发电机，地热能技术和水力发电系统。一个国家对可再生能源的大量投资可以降低国家对进口燃料的依赖和从国外市场购买能源。推动技术创新，创造就业机制，同时加强清洁发展机制。因此，本文介绍了关于微电网现状认识，并提出了一些建议，以进一步推动基于自主能源系统和微电网（电网）技术的可再生能源和可持续能源系统的开发。这些建议是基于太阳能发电、生物质能和生物能源、风能、水力发电等能源技术和使用混合能源机制的各种联合发电系统。

混合型微电网预计在扩大发展中国家电力方面将发挥重要作用。虽然这些系统中的大多数都采用调度策略来运行，这些调度策略并没有基于关于负载或可再生能源资源可用性相关的预测，所以基于预测的策略引起了关注，作为降低运营成本的替代方案。

在现实条件中，微电网通常由多方经济主体构成，包括光伏运营商、储能运商和普通用户等。通过对个经济主体资源的调度优化，可以看出，合作模式下光伏运营、储能运营商和用户均提高了经济效益，且各方的效益相互间达到平衡，有利于促进光伏微电网规模化发展。

参考文献

[1]唐巍，高峰.考虑用户满意度的户用型微电网日前优化调度[J].高电压技术，2017，43（1）：140-148.

[2]王金全，黄丽，杨毅.基于多目标粒子群算法的微电网优化调度[J].电网与清洁能源，2014，30（1）：49-54.

[3]邱海伟.基于多目标的微电网优化调度研究[D].上海：上海电力学院，2013.

[4]张建华，马丽，刘念.博弈论在微电网中的应用及展望[J].电力建设，2016（6）：55-61.

[5]Bhattarai B P，Myers K S，Bak-Jensen B，et al.Optimum aggregation of geographically distributed flexible resources in strategic smart-grid/microgrid locations[J].International Journal of Electrical Power &Energy Systems，2017（92）：193-201.endprint