（广东电网有限责任公司佛山供电局 广东省佛山市 528000）
摘要：微电网是接纳风电等新能源的有效手段之一。本文考虑风电的预测误差，提出了一种考虑可转移负荷的微电网两阶段调度模型。在一阶段，根据风电的日前预测信息，可转移负荷参与日前调度以最小化微电网的日运行成本；在二阶段，根据风电的扩展短期预测信息，可转移负荷参与日内调度以平抑微电网联络线上的功率波动。仿真结果表明，通过两阶段的协调调度，可转移负荷既能提高微电网运行的经济性，又能平抑微电网联络线上的功率波动，提高了微电网的可调度性。
关键词：微电网；经济调度；两阶段优化；风电预测误差
引言
随着全球能源短缺问题、环境问题的日益凸显，风电等新能源发电技术受到了全世界的重视，其发电装机容量和渗透率不断提高[1]。但与此同时，风电等新能源发电的不确定性给电网的运行带来了挑战[2.3]。微电网可有效聚合辖区内的分布式电源、可控负荷等，对内部的电源和负荷进行统一的运行和管理，实现分布式电源和可控负荷的协调运行，有效消纳新能源发电。微电网是解决新能源接入问题的有效手段，可缓解新能源发电的不确定性对系统的不利影响。
微电网的经济运行是目前微电网研究的主要方向之一，现有视角主要集中在能源如何优化调度，使得微电网的运行更加经济环保、能源利用效率更高。考虑不同用电特性的可平移负荷，建立了计及可平移负荷的微电网优化调度模型。按照不同用户互动负荷的特点，建立了含多种用户互动负荷的微电网日前经济调度模型。在分时电价的条件下，建立了微电网中分布式电源与需求侧负荷优化管理的协调运行模型。针对用户侧微电网，提出了基于价格激励与可控负荷的日前优化调度模型。
以上文献皆从日前经济调度的角度来优化微电网的运行成本，但是由于风电等新能源发电有较大的预测误差[12]，完全按照日前调度计划来执行可能会导致微电网内部能量的供需不平衡，此不平衡如果通过联络线完全由外部电网来补偿，实际运行中联络线的交换功率将偏离日前计划较多，会对外部电网造成一定的冲击，如发生电压越限、线路过负荷等。因此，减少微电网联络线上的功率波动，提高微电网的可控性，将有助于外部主网的安全稳定运行。
本文计及可转移负荷，根据风电预测误差随预测时长的减小而减小的特点，采用了两阶段调度模型。一阶段日前调度以最小化微电网的日运行成本为目标，二阶段日内调度以平抑微电网联络线的功率波动为目标。通过两阶段的协调调度，提高微电网运行的经济性和微电网对于主网的可控性。
1 可转移负荷建模
在微电网中，通过实施可转移负荷项目，可将微电网中的部分负荷从高电价时段转移到低电价时段。图1表示微电网在部分负荷转移后某一时段t内的负荷量，灰色部分表示从其他时段转移到t时段的负荷量，黑色部分表示不参与需求侧响应的负荷量。
式中，T为调度周期内的总时段数。
对参与可转移负荷项目的用户，微电网需对其进行一定的经济补偿，补偿成本为：
图2 两阶段调度流程图
2调度模型
由于风电的预测误差，微电网联络线处的交换功率在日前调度与实际调度中会存在一定的偏差。为解决该问题，本文采用了两阶段调度方法，一阶段利用风电的日前24小时预测信息进行日前调度，二阶段利用风电的扩展短期预测信息（每小时刷新一次）进行日内调度，调度流程图如图2所示。在一阶段中，可转移负荷参与日前调度以最小化微电网的日运行成本，通过优化调度模型可确定次日24小时微电网与主网的交换功率；而在二阶段中，以日前确定的联络线交换功率为参考，可转移负荷参与日内调节以最小化微电网联络线处的功率波动，以减小风电预测误差对主网的影响
2.1 日前调度
2.1.1 目标函数
在日前调度中，通过实施可转移负荷项目实现微电网的日运行成本最小，目标函数为：
3.1 日前调度结果
图5 实时采购电价
在日前调度中，实施需求侧响应后，负荷转移量和电价的关系如图6所示，负值表示该时段转移至其他时段的负荷量，正值表示其他时段转移至此时段的负荷量。由图可知，通过实施需求侧响应项目，可在高电价时段将微电网内部的部分可转移负荷转移至低电价时段运行，从而减少微电网的运行成本。实施可转移负荷项目后，微电网的日运行成本由4866元降低为4536元。
（3）可转移负荷约束
可转移负荷的约束条件如式（1）-（4）所示。
3.2 日内调度结果
为了验证本文所提的两阶段调度方法的有效性，本文在日内调度阶段设置两种场景进行对比分析。
场景1：可转移负荷在日内调度阶段的调度计划与日前调度计划保持一致，因风电预测误差而导致的电力供需不匹配由外部主网进行平衡。
场景2：可转移负荷在日内调度阶段进行再调度，以补偿因风电预测误差而导致的联络线功率偏差。
场景1和场景2中微电网联络线的调度结果如图7所示，通过日前调度方法确定的微电网联络线调度计划如黑色虚线所示。由图可知，通过在日内调度阶段对可转移负荷进行再调度，可在一定程度上减少联络线上的功率波动。在场景1中，由于微电网的供需不平衡全部由外部主网进行承担，所有的风电预测误差都会反应在联络线的功率波动上，如图7中蓝色虚线所示，联络线上的功率波动较大。而在场景2中，由于可转移负荷的再调度，微电网的供需不平衡一部分由可转移负荷进行了分担，微电网联络线上的功率波动相比于场景1明显减小，再调度后的交换功率与日前计划吻合的较好，如图7中橙色实线所示。
为了更清晰地说明日内调度的效果，图8给出了场景1和场景2联络线的日内计划和日前计划之间的偏差。可以发现，通过日内调度，场景2中微电网联络线上的功率波动得到了显著的降低，只在较少的时刻有一定的偏差。
图9 可转移负荷的日内调度结果
3.2.1 目标函数
在日内调度阶段，调度的目的是平抑微电网联络线处的功率波动。因此，在此阶段应使联络线处的交换功率尽量与日前计划值保持一致。目标函数为最小化日内调度与日前调度中联络线的功率偏差，用数学表达式可表示为：
可转移负荷的约束条件和日前调度阶段一致。
4结论
本文研究对象为含风电的微电网，根据风电预测误差随预测时长的减小而减小的特性，考虑可转移负荷，建立了日前调度和日内调度的两阶段优化调度策略，通过仿真分析，得到以下结论：
（1）在日前调度阶段，根据微电网的实时采购电价，引导可转移负荷进行负荷的有序转移，有效降低了微电网的总运行成本，并确定了微电网的日前联络线调度计划。
（2）在日内调度阶段，为应对风电日前预测误差带来的联络线功率波动，以最小化微电网联络线的功率偏差为目标函数进行再调度，对日前计划进行校正，有效实现了日前联络线计划值的跟踪。
（3）通过日前调度与日内调度相结合的两阶段优化调度，既降低了微电网的运行成本，又提高了微电网对于主网的可控性。
参考文献：
[1]周孝信，鲁宗相，刘应梅，等. 中国未来电网的发展模式和关键技术[J]. 中国电机工程学报，2014，34（29）：4999-5008.
[2]薛禹胜，雷兴，薛峰，等. 关于风电不确定性对电力系统影响的评述[J]. 中国电机工程学报，2014，34（29）：5029-5040.
[3]丁明，王伟胜，王秀丽，等. 大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]. 中国电机工程学报，2014，34（1）：2-14.
论文作者:刘春阳
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/4
标签：电网论文; 负荷论文; 日前论文; 阶段论文; 功率论文; 日内论文; 风电论文; 《河南电力》2018年17期论文;