摘要：近年来，新能源发电发展迅速，人们通过建立微电网优化调度方法来实现微网经济运行和微网内各可控单元的功率优化分配。然而，风、光等新能源出力具有波动性，基于历史数据的负荷预测也存在偏差，对单一时间尺度下的微电网优化调度策略而言，这些不确定性因素易造成微网调度计划备用不足或运行经济性变差等后果。所以，亟需建立考虑更为全面的微电网优化调度策略。
关键词：微电网；并网运行；调试应用；优化策略
1 微电网简介
微电网分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交流微电网中，风机、微燃机等输出交流电的分布式电源通常直接或经AC/DC/AC转换装置连接至交流母线，而光伏模块、燃料电池等输出直流电的分布式电源则必须经过DC/AC逆变器连接至交流母线，分布式电源和公共电网依照特定的计划为负荷供电。鉴于分布式电源的随机性和间歇性，电力潮流的双向流动性等特点，交流微电网在电能质量、保护控制方面面临巨大挑战。因此，详细的网络架构规划、可靠的保护通信系统是交流微电网良好运营的关键。直流网络构架是未来微电网发展的方向，更加符合负荷多样性的发展趋势，分布式电源、储能系统、交直流负荷等均通过电力电子装置连接至直流母线，储能系统可以通过电力电子装置补偿分布式电源和负荷的波动。与交流微电网相比，直流微电网具有损耗小、效率高、控制简单等优势，但是，直流微电网仅仅处于起步阶段且规划设计缺乏成熟统一的标准，大规模推广与发展是一个长期的过程。交直流混合微电网既含有直流母线又含有交流母线，既可以直接向直流负荷供电又可以直接向交流负荷供电，解决了多次换流带来的诸多问题，降低了电力变换带来的能量损耗，具有更高的效率和灵活性，是未来最有潜力的配电网形式。
2 微电网能量协调化化的分层控制
可以设计三个层次，其中第一层为本地控制层，第二层为中央控制层，第Ｈ层基于分层控制中的最顶层。本地层负责各微电源的实时控制，中央控制层保证微电网的稳定运行，顶层是整体运行角度实现对整个微电网控制。本地控制层控制时间尺度为微秒级，中央控制层需要完成各项的控制任务，中央控制层可控制静态开关，中央控制层根据微电网内微电源种类选择最好的并网时机。系统控制层实现微电网的Ｈ次控制，微电网系统运行在并网模式下时，为微电网做出日前优化调度，可参与大电网的运行调度。
微电网能量优化有助于提髙微电网供电的可靠性，微电网与大电网的功率交换可预先设定，每一层的设备可抖自主实现其功能。依据风能、光能和负荷的超短期预测，综合考虑微电网的经济性效益，在已满足微电网内负荷的条件下，为保持微电网稳定运行，必须保障系统有足够的可靠性与充裕性。
3经济调度数学模型
3.1 目标函数的建立
3.1.1 目标函数 1：系统的运行成本最低为主网运行时需要考虑燃料成本、运行管理成本和与大主网电量交易成本以及制热收益等。即：
式中，F1为微网在日运行的发电成本；T为总的调度时段数；Cf（t）为第t个调度时段内的燃料成本；Cdp（t）为折旧维护成本；Com（t）为运行管理成本；Cg（t）为与大主网交互成本；CS（t）为CHP 系统的制热效益。CEV（t）为电动汽车车主参与到微网调度的费用。其中，各种的成本计算如下：
（1）燃料成本
微网内的分布式电源，所需要的燃料各不相同，这里的燃料成本是指微型燃气轮机和燃料电池，计算表达式为：
式中：Ci为 MT 和 FC 的燃料成本；N为发电单元类型（MT和 FC）；Pit为MT和FC在t时刻的输出功率；Cng为天然气价格；LHV ng 为天然气低热值，取 9.7kW•h/m 3；ηit为 MT 和 FC 在t时刻 Pit下的机组效率。
（2）运行管理成本
管理运行中的微电源产生的费用，可计算如下：
式中：OMi为发电单元类型i的运行管理成本；N为微源类型；Pit为发电单元类型i在时刻t的输出功率；KOM，it为微源类型i在t时刻的运行维护成本系数。
（3）折旧维护成本
对微源在运行过程中出现的磨损和老化现象进行维护处理产生费用，其计算如下：
式中：DPi为微源类型i的折旧维护成本；Pit为发电类型i在t时刻的输出功率；ADCCi为微源类型i年均折旧成本；PN.i为微源类型i的最大输出功率；cfi为微源类型i的容量因素；InsCosti为微源类型i的单位容量安装成本；CFRi为微源类型i的资本回收系数；di为微源类型i的年折旧率；Li微源类型i的折旧年限。
（4）与大主网电量交易成本
该部分成本费是微网向大主网购售电产生的费用。计算如下：
式中：cg（t）为 t 时刻联络线交换功率的电价；Pg（t）为 t 时刻联络线的交换功率。
2.1.2 目标函数 2：系统的环境保护折算成本最低主要包括微网中各个微电源以及配主网的排污处理费用：
式中：CDG，i-EM 为微网中微源 i 的排污处理费用；CGrid-EM 配主网排污处理费用。其中排污处理费用计算如下：
式中：Ci-EM为微源i的污染物排放治理费用；N为微源类型（MT、FC and Grid）；M为排放类型（NOX、SO2 or CO2）；αik为微源i对污染类型为k时的单元排污处理成本；λik为微源i对污染类型为k时的排放系数；Pit为微源i在t时刻的输出功率。
2.1.3 目标函数3：系统的综合效益成本最低此时将所有的成本考虑在内。
式中，F3为微网运行时的综合效益。
2.2 约束条件的确定
在本文中主要考虑微网中的功率平衡、各模块输出功率约束、爬坡约束、联络线的功率约束等，它们的具体要求如下：
（1）微网中的电功率平衡约束
（2）各微源的输出功率约束对微网内的微电源输出有上下限。
式中：Pimin、Pimax为微网内微源的功率输出上、下限。
（3）爬坡约束
对于燃气轮机能量转化速度有一定的限制，在相邻调度时间段内功率的增长与减少有规定限值。
式中：RMT，d、RMT，u为燃气轮机向下和向上的爬坡约束。
（4）联络线的功率约束
微网与大主网连接的联络线上的功率有上下限值的约束。
式中：Plmin、Plmax分别为联络线上的上下限，本文取值为30kW 和-30kW。
结语：综上所述，近年来，随着新能源及微电网的迅速发展，对于主从结构和对等结构的微电网技术的研究均得以深入发展。传统能源日益枯竭，能源需求却不断增长，不仅造成了全球的能源危机，而且环境问题也越来越突出。当前对于高效、清洁的能源的需求越来越迫切。为了解决这一问题就产生了以太阳能发电和风力发电为代表的分布式发电。分布式发电具有排放污染气体低、能源利用效率高、损耗低和安装灵活等优点，但分布式能源具有出力的随机性和间歇性的特点，当大规模并网时，会对主网造成冲击，降低了主网的稳定性、可靠性和安全性。因此，如何妥善管理微网内部分布式电源和储能运行，实现微网经济、技术、环境效益的最大化成为重要的研究课题。
参考文献：
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[4]王晨晨，杜秋平.日本仙台微电网示范工程在地震中的运行情况[J].华北电力技术，2013（8）
论文作者:晋国琴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/7/11
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