含微电网的配电网优化调度黄锦

含微电网的配电网优化调度黄锦

黄锦汪然韩厚彬程徽

（国网安徽省电力有限公司黄山供电公司安徽黄山245000）

摘要：微电网是一个完整的发、配电子系统，一般作为配电网中的一个可控整体进行管理和控制。

关键词：微电网；配电网；优化调度

引言

为实现快速、灵活、多变的运行方式，微电网中装备了大量由电力电子控制的静态开关。

1微电网对外调节裕度评估

（1）多时间尺度微电网不平衡能量预测针对微电网内风/光电源与随机性负荷引起的不平衡能量预测的需要，建立多时间尺度风/光电源发电功率与负荷滑窗预测机制，以得到下一调度周期T内密度尽量高的等时间间隔（设间隔时间为τ）的预测数据。如：若要得到未来20min内密度尽量高的每分钟功率预测数据，可将预测机制划分为1min、4min、7min、13min、20min等时间尺度。微电网中总风/光电源发电功率减去总负荷功率为不平衡功率。

ΔPΣ=PΣgt－PΣld

式中，ΔP∑为不平衡功率；P∑gt为总风/光电源发电功率；P∑ld为总负荷功率。下一调度周期T内的不平衡功率，用数据集表示。

G={ΔP1ΔP2…ΔPM}

式中，M为将T时段按等时间间隔τ划分的间隔数。设MG中风/光电源装机容量为PΣN，负荷峰值为PΣL，对微电网中不平衡功率ΔP∑全程值域范围［－PΣL，PΣN］进行等间隔划分，统计式（2）中各数据落入各值域区间的频数（即不平衡功率介于该区间的时间），然后计算不平衡功率小于等于某值的累计频数，得到T时段内不平衡功率持续时间曲线t=F（ΔPΣ）。

由纵坐标轴、水平线t=F（PΣN）、曲线t=F（ΔPΣ）包围而成的面积为A1，称为系统的积分过剩电量；由横坐标轴、纵坐标轴和曲线t=F（ΔPΣ）围成的面积A2为系统的积分不足电量。A1和A2分别为

因此，下一调度周期T微电网整体对外呈现一定的不平衡电量为

ΔE=A1－A2

式中，ΔE称为不平衡电量。（2）微电网对外调节裕度评估指标

设微电网储能单元额定容量为EBr，则储能单元可释放空间电量EBs和可储存空间电量EBe分别为

式中，EBmax、EBmin分别为储能单元允许储存电量的上限和下限值；Soct为当前时刻的储能水平。只要微电网在当前时刻的可释放空间电量和可储存空间电量充足，通过实时控制储能单元充/放电就可以对式（5）中的不平衡电量发挥能量搬移作用。若ΔE＞0，则T时段整体风/光电源发电充足，不平衡电量需要向储能单元或上级电网输出，此时微电网对外的最大输出电量、最大输入电量分别为

式中，PSnj为微电网内第j台备用可控微电源额定容量；T为调度周期。若ΔE＜0，则风/光电源发电不足，不平衡电量需要由储能单元或上级电网补充，此时微电网对外的最大输出电量、最大输入电量分别为

将微电网最大输出电量和最大输入电量分别除以调度周期T，得到微电网调度周期内的最大输出功率Pout和最大输入功率Pin。

2含微电网的配电网优化调度

2.1含微电网的配电网经济优化有功调度将微电网调度周期内的最大输出功率Pout和最大输入功率Pin作为微电网有功交互功率约束条件的上、下限，建立以运行成本最小为目标的含微电网的配电网优化调度数学模型。

（1）目标函数。以配电网的运行成本最小为目标，目标函数为

式中，PDGi为配电网中分散可控型分布式电源的输出功率；PMGi为微电网有功交互功率，配电网从微电网购电时PMGi＞0，配电网向微电网的馈电时PMGi＜0；Pgrd为配电网向上级电网购电功率；Cdgi和CB分别为分散可控型分布式电源发电成本、配电网向上级电网购电成本；PMGi＞0时，Cmgi为配电网从微电网购电电价；PMGi＜0时，Cmgi为配电网向微电网的馈电电价。

（2）约束条件

1）配电网内功率平衡约束。

式中，Pload为负荷功率；Ploss为网损；PUC为配电网中分散的可再生能源电源发电功率。

2）配电网内各微电网有功交互功率约束。

式中，Pout、Pin分别为1.2节微电网对外调节裕度评估计算得出的微电网对外最大输出功率和最大输入功率。

3）配电网向上级电网购电功率约束。

式中，Pgrd_max为配电网向上级电网购电功率上限。

4）配电网内分布式电源的输出功率约束。

式中，PDGi_max和PDGi_min分别为配电网中分散可控型分布式电源发电功率上、下限；PUCi_max为配电网中分散的可再生能源电源发电功率上限。

2.2含微电网的配电网无功优化

（1）本文在进行无功优化时，充分考虑了接入到配电网中的分布式电源和微电网的无功输出能力，直驱式风电机组、光伏发电和燃料电池等DG均需通过逆变器与电网并网，通过控制并网逆变器，DG在向电网提供有功功率的时候也能够提供电网所需的无功功率，能提供无功功率的最大容量为

式中，Q为DG并网逆变器提供的无功功率；Smax为DG并网逆变器能提供的最大视在功率；Pact为并网逆变器提供的有功功率。

（2）约束条件

1）潮流方程等式约束。

式中，Pi、Qi分别为节点i的注入有功、无功功率；Ui、Uj分别为节点i、j电压幅值；Gij、Bij、θij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为所有与节点i直接相连的节点集合。

2）节点电压约束。

3）DG与MG无功补偿约束。

式中，QDGmax、QDGmin分别为安装在节点i处的DG的无功出力的上、下限；QMGmax、QMGmin分别为安装在节点i处的MG的无功出力的上、下限。

3含微电网的配电网模型求解方法

3.1遗传算法来求解

本文采用遗传算法来求解。算法主要由潮流计算和优化计算两部分组成。潮流计算为优化计算提供状态变量的值和网损；优化计算部分包括目标函数适应值的计算、优良个体的评价选择以及个体的选择、交叉、变异等。

3.2最小费用最大流网流模型

定义一个有向网络DＲ=（n，a，C，K，F），其中n、a、C、K和F分别为网络中的节点集、弧集、弧容量集、弧费用集和网流集。网络DＲ的发节点为s，收节点为t。设节点i、j∈n，弧aij∈a，定义fij为弧aij上的流，DＲ中弧的集合f={fij}称为网流。则含微电网的配电网有功调度模型转换成最小费用最大流问题后，可以表述为

中，v（f）为网流f的流量；kij为流fij单位流量费用；cij为流fij容量。

3.3解网流模型

解网流模型时，首先寻找一个使得总流量达到最大，同时使得总费用最小的网流f，然后构造网流f的赋权有向图。若能从赋权图中找到从始点到末点的最短路径，则对网流f进行流量调整，得到新的网流，重复上述步骤直到不存在最短路径，则得到最小费用最大流。

结语

本文基于微电网对外调节裕度评估建立了含微电网的配电网优化调度方法，最后在经济优化有功调度的基础上进行配电网无功优化。