韓照亞 王凱
[摘 要]目前,大多數(shù)電網(wǎng)都是傳統(tǒng)模式,電網(wǎng)能控制的區(qū)域相對較集中,控制模式單一,而未來的電網(wǎng)發(fā)展模式是控制區(qū)域廣,模式多樣化,屬于分布式能源。分布式能源具有高滲透性的特點(diǎn),有效拓寬了分布式能源的應(yīng)用規(guī)模?;诖?,本文首先分析了傳統(tǒng)配電網(wǎng)與主動配電網(wǎng)的優(yōu)劣,進(jìn)而分析了主動配電網(wǎng)分布式能源分區(qū)消納實(shí)時協(xié)調(diào)控制的重要性,最后提出了主動配電網(wǎng)分布式能源分區(qū)消納實(shí)時協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化措施。
[關(guān)鍵詞]主動配電網(wǎng);分布式能源;分區(qū)消納;協(xié)調(diào)控制
doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.02.035
[中圖分類號]TM921.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194(2019)02-00-02
1 傳統(tǒng)配電網(wǎng)與主動配電網(wǎng)的對比
隨著電力體制逐漸改革,對于配電網(wǎng)需要考慮的因素也越來越多,主要是可再生資源的消納能力不足、系統(tǒng)非凸非線性特性增強(qiáng)、配電網(wǎng)技術(shù)水平較低和創(chuàng)新能力較弱等難題,迫切需要找到新的配電網(wǎng)方式,能夠讓配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域最優(yōu)的協(xié)調(diào),從而在多次的實(shí)踐中出現(xiàn)了比傳統(tǒng)配電網(wǎng)更具有優(yōu)勢的主動配電網(wǎng)。主動配電網(wǎng)能夠降低運(yùn)行成本、提高供電水平、減少污染、提高分部分能源的消納能力、提升經(jīng)濟(jì)效益,進(jìn)而有利于帶到區(qū)域之間的最優(yōu)化協(xié)調(diào)。
傳統(tǒng)的配電網(wǎng)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前的配電模式,因?yàn)閭鹘y(tǒng)配電網(wǎng)的優(yōu)勢已經(jīng)不足以滿足當(dāng)前對配電的要求了。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的控制變量與約束條件都有較大的弊端,比如傳統(tǒng)配電儲存裝置的負(fù)荷較低,無法滿足一個區(qū)域的用電量,如果超過負(fù)荷的電量,就會導(dǎo)致人們的生活或工作受到影響,也會讓存儲裝置長期處于高運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。長久以往,存儲裝置就會受到損害。同時,聯(lián)絡(luò)開關(guān)也會給人們的生活和工作帶來不便,一個區(qū)域里又分為多個區(qū)域,當(dāng)一個區(qū)域需要進(jìn)行用電調(diào)整的時候,因?yàn)槁?lián)絡(luò)開關(guān)是相連的,所以也會導(dǎo)致其他區(qū)域的用電網(wǎng)絡(luò)受到影響,造成了極大的不便。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,在配電網(wǎng)的技術(shù)中也有一些重要的突破,但大部分還是有一定的局限性。加上相關(guān)的人才較少,對于已有的高技術(shù)人才沒有進(jìn)行有計(jì)劃、有目的的培訓(xùn)。在設(shè)置配電網(wǎng)時,習(xí)慣套用已有的模式,沒有去創(chuàng)新,打破原有的結(jié)構(gòu),真正敢于創(chuàng)新的高技術(shù)人才較少,但配電網(wǎng)還是在不斷發(fā)展,并取得了一些成就。
與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比,主動配電網(wǎng)就要實(shí)用很多,不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的弱項(xiàng),還在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化。主動配電分布式能源是一個綜合控制的分布式能源的配電網(wǎng),巧妙運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù),提高了配電網(wǎng)工作的科學(xué)性,能夠?qū)ε潆娺^程進(jìn)行有效管理。主動配電網(wǎng)可以精確計(jì)算出各個區(qū)域的交換功率與饋線出口功率。主動配電網(wǎng)的優(yōu)化升級主要考慮常規(guī)的電壓、潮流約束,還要考慮源出力約束、儲能充放電循環(huán)約束、配網(wǎng)輻射狀約束等多種約束,確保主動配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。分布式能源優(yōu)化比集中式能源優(yōu)化的優(yōu)越之處在于能有效降低有功網(wǎng)絡(luò)的損傷和運(yùn)行成本,更具有合理性。分布式可以對不同的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)考慮,使計(jì)算結(jié)果更加接近,可以考慮不同利益主體的綜合目標(biāo),解決各區(qū)域之間的沖突,使資源實(shí)現(xiàn)合理配置。
2 主動配電網(wǎng)分布式能源分區(qū)消納實(shí)時協(xié)調(diào)控制的重要性
主動配電網(wǎng)會為每一個配電區(qū)域設(shè)置一個區(qū)域控制器,區(qū)域控制器包括了配電信息。每一個區(qū)域都有很多開關(guān),區(qū)域控制器就是要檢測這些開關(guān)的情況,確保配電能及時配置。主動配電網(wǎng)有很多開關(guān)可以調(diào)節(jié)各個區(qū)域的配電量以及配電時長,有效提高了配電的適應(yīng)性和靈活性。主動配電網(wǎng)的主要優(yōu)勢是讓各個區(qū)域協(xié)調(diào)運(yùn)行,各區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃矛盾和利益主體之間追求優(yōu)化目標(biāo)一致,通過全局的優(yōu)化配置,細(xì)化到局部的優(yōu)化配置,最終達(dá)到兼顧全局與局部的最優(yōu)化配置。
2.1 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
分布式能源是實(shí)現(xiàn)主動配電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的主要配置,分布式能源配置主要有光伏、電池儲能、微型燃?xì)廨啓C(jī)等,其中光伏和風(fēng)機(jī)是可再生能源,可以長久使用,電網(wǎng)對光伏和風(fēng)機(jī)都可以進(jìn)行完全的分區(qū)消納。在不頻繁改變放電狀態(tài)的情況下,電池儲能量較大,若不考慮微型燃?xì)廨啓C(jī)的效率問題,發(fā)電的單價(jià)較低,這些都為主動配電增加了使用價(jià)值。由于區(qū)域內(nèi)的分布式能源會在分布功率的時候發(fā)生偏差,在配置設(shè)計(jì)之前用局部拓?fù)涞闹绷鞒绷魉惴ǎ?jì)算出區(qū)域最優(yōu)的解決辦法,確保控制區(qū)域與外界區(qū)域電網(wǎng)交換時的功率平衡,所以要與固定功率的電源點(diǎn)或負(fù)荷相等,確保區(qū)域電網(wǎng)與外界電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)交流。主動配電網(wǎng)的區(qū)域可以不用考慮可再生資源的問題,只用考慮局部經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo),就會把整個主動電網(wǎng)分布式能源配置做到最優(yōu)化。
2.2 主動配電網(wǎng)的全局優(yōu)化
要想得到較少的配電網(wǎng)損失、較低的運(yùn)行成本、最大化的經(jīng)濟(jì)效益,就需要對主動配電網(wǎng)進(jìn)行全局優(yōu)化。如果沒有一個全局優(yōu)化的系統(tǒng),就會增加投資、運(yùn)行、維護(hù)的成本,從而導(dǎo)致售電成本增加,節(jié)能減排的效果較差。如何選擇一個最優(yōu)化的方法,最好的選擇是快速非支配排序遺傳算法,該算法主要針對雙層優(yōu)化模型,能夠化解多個函數(shù)算法之間的矛盾,從而選擇最優(yōu)的算法以得到最大的經(jīng)濟(jì)效益。此外,還可以選擇離散遺傳算子對算法,在連續(xù)空間和離散空間中找到消納能力最強(qiáng)的可再生資源,以協(xié)調(diào)各個區(qū)域之間的沖突,實(shí)現(xiàn)全局引導(dǎo)局部、局部有機(jī)組成全局的目標(biāo)。
3 主動配電網(wǎng)分布式能源分區(qū)消納實(shí)時協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化措施
3.1 使用可再生資源與政策支持
在主動配電網(wǎng)絡(luò)中,可以使用可再生資源,在解決由于資源枯竭導(dǎo)致配電網(wǎng)無法運(yùn)行的問題時,還能在一定程度上減少環(huán)境污染。在配電中光伏和風(fēng)力都是可再生資源,光力與風(fēng)力可以無限使用,從而也降低了配電裝置的成本。使用再生資源就需要對模型進(jìn)行優(yōu)化,首先要建立每個時段的電壓偏差,向上級電網(wǎng)輸送功率最小的目標(biāo)函數(shù)的有功—無功綜合優(yōu)化模型。還有兩個方式是運(yùn)用蜂群算法求解模型和應(yīng)多目標(biāo)粒子群算法,都可以在控制電壓偏差的同時降低成本,減少污染物的排放量。
為了促進(jìn)配電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展,國家應(yīng)該進(jìn)行電力體制改革,讓符合條件的配電投資業(yè)務(wù)企業(yè)率先進(jìn)入配電網(wǎng)行業(yè),大力鼓勵社會資本投資、運(yùn)營配電網(wǎng)。在運(yùn)營配電網(wǎng)時,如果發(fā)生多個區(qū)域互相干擾的問題,可采用多代理技術(shù),通過復(fù)制邊界節(jié)點(diǎn),讓各個區(qū)域互相獨(dú)立且保持聯(lián)系,各個區(qū)域不用交換內(nèi)部變量就可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域之間的調(diào)度工作,從而能夠保證電網(wǎng)安全運(yùn)行,提高了配電的效率,減少了操作的步驟。
3.2 優(yōu)化控制方式
在主動配電網(wǎng)分布式能源分區(qū)消納實(shí)時協(xié)調(diào)控制中,可以使用集中式、分散式、混合分層式等方式。3種方式各有優(yōu)勢與局限,在使用過程中應(yīng)揚(yáng)長避短,合理利用這幾種控制方式。集中式再通過控制各DG分配有功無功協(xié)調(diào)配電網(wǎng),保證電壓和頻率處于合理范圍內(nèi),再協(xié)調(diào)DG和并聯(lián)電容器等設(shè)備,提高穩(wěn)定性。但是,集中式也有自身的局限性,比如需要使用的設(shè)備價(jià)格較高,可控性較差,信息量大,分析數(shù)據(jù)較困難等局限。分散式的優(yōu)點(diǎn)在于可以讓不同區(qū)域之間以最少的信息交流達(dá)到最快的運(yùn)行速度,但容易導(dǎo)致參數(shù)對算法收斂性較高,使信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差?;旌戏謱邮郊辛思惺胶头稚⑹降膬?yōu)點(diǎn),使個部分各司其職,但容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析不及時而出現(xiàn)誤差。
3.3 考慮多方面的因素
基于多代理技術(shù)的方法,可以考慮分布式能源的選址與定容之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化。在考量已有的電網(wǎng)和增量配電網(wǎng)的模式下,考慮用戶方面,可以嘗試建立“源-網(wǎng)-荷”三方協(xié)調(diào)的優(yōu)化模型,使資源得到最大化利用。在考慮光伏與電力是可再生資源的時候,沒有考慮到它們的隨機(jī)性,就單靠預(yù)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究,會導(dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行時得到的數(shù)據(jù)和狀態(tài)存在偏差,而無法了解真實(shí)的情況。在此問題上,需要協(xié)調(diào)考慮多方面的因素。在大數(shù)據(jù)時代,可以充分利用智能算法,能較快地解決非凸非線性問題,方便調(diào)試與改進(jìn);在信息量較大時,可以將智能算法與現(xiàn)成求解器兩種方法結(jié)合起來,尋找解決問題的最佳方法。
4 結(jié) 語
近年來,配電網(wǎng)中分布式能源的使用率越來越高,國家的電改體制不斷完善。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能越來越完善,分布式能源實(shí)現(xiàn)了區(qū)域配電的協(xié)調(diào)優(yōu)化。主動配電網(wǎng)分布式能源分區(qū)消納實(shí)時協(xié)調(diào)控制在新形勢下越來越彰顯出重要性。雖然配電網(wǎng)取得了一定的成就,但還需要積極探索,采用創(chuàng)新的模式,避免套用過時的模式,詳細(xì)周到地考慮到方方面面的因素,實(shí)現(xiàn)主動配電網(wǎng)分布式能源消納實(shí)時監(jiān)控的最優(yōu)化。
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