基于主动负荷响应的多微网联合系统优化运行研究

基于主动负荷响应的多微网联合系统优化运行研究

许龙彪张铁岩

（沈阳工业大学，辽宁沈阳110870）

摘要：为应对分布式电源增长过快和高渗透率对主动配电网功率平衡控制的影响，研究提出了基于负荷响应的多微网联合优化运行控制策略，通过构建多微电网联合运行系统，在此基础上以多微电网运行中分布式发电的消纳最大化为目标建立协调运行策略，研究证明多微电网间功率协调控制可有效提高配网内的功率平衡。

关键词：多微网联合运行；分布式发电；主动负荷响应

一、引言

目前，分布式电源大规模的接入配电网，但由于分布式发电的不确定性，对配电网将会产生诸多不利的影响[1]，微电网则被认为是分布式电源消纳的最为理想方式。因此，传统的配电网也正逐渐的向连接多个微电网构成的多微网智能配电网(multi-microgridssmartdistributionnetwork，简称MMSDN)转变[2]。同时将大规模家庭用户组成的智能用户集群作为主动负荷参与微网功率平衡控制，能够实现分布式电源在负荷侧有效消纳。

目前，对于微网运行的研究多集中于单一微网的管控和优化运行，对于多微网集群的联合运行优化调度研究还处于起步阶段。随着微网技术的不断推广，更多的微网将接入区域配电系统，研究多个微网接入系统后对系统稳定运行等各方面的影响显得尤为必要[3，4]。目前的单一微网单元基本能够实现分布式发电与负荷间的系统自治，但当数量众多微网联合运行接入配电网的优化运行时，难以保证多个微网与配网的高效协调互动及各微网内部的管理控制。针对以上问题，研究基于主动负荷需求响应的多微网接入配网的优化运行策略；以多微网运行中分布式电源的消纳为目标建立其协同优化控制策略。

二、多微网联合运行系统

研究多微网联合运行系统首先对微网内的微源模型进行研究，研究的多微网联合运行系统能量供应侧主要包括智能配电网系统和由风机、光伏等组成的分布式电源；并根据微网系统中负荷的特性，将用电负荷分为常规负荷和主动负荷两大类。

采用集中-单元分布式控制模式[10]，将主动配电网构建为双层协调系统，上层配电网调度中心向下层各子网下达电价等指令，下层各子微网按照自身的运行状态模型对指令进行响应，将响应功率等参数上报给上层配电网，上层配电网进一步对各微网响应功率进行功率平衡校验，若校验通过则将此时的功率响应情况拟为调度指令下达，若校验不通过则各微网需要重新响应，进行调整以重新开始下一轮响应直至功率平衡校验通过。

在配电网层面，能量管理中心并不对每个子微网中内部的资源进行功率上的调控，而只在各个时段对微网少电时出售电量补偿或者对微网多电时提供电量接收，并在各个时段对微网下达电价指令确定费用标准；在微电网层面，微电网首先根据接收到的电价等上层指令，优先与其他微电网进行互动确定购买或者出售多余的容量资源，并考虑系统内的主动负荷资源的调控，使得配电网调度可以对具有不确定因素的微电网从宏观上进行确定性的调度。

三、基于负荷响应的多微网联合运行策略

多微网联合运行条件下，微网不再是只与电网存在功率交互，更多的是采用微网间的彼此交换能量，只有在多微网总的发电量小于或者多与总用电量时考虑微网与电网间的功率交换。又由于各子微网与配电网的连接节点不同，配电网的节点在每个时段所承受的用电压力不同，所以会造成子微网从各自与配电网结点的购电/售电成本不同。因此，各子微网可通过系统内的主动负荷响应能力在促进分布式发电进行就地消纳最大化同时，在不同的时段依据多微网与主动配电网层的联合优化决策，使多微网系统选择出最合适的配网节点购入/售出电量。

以多微网运行中分布式发电的消纳以及微网运行效益最大化为目标建立协调运行策略，多微网联合运行系统的运行策略为：

1）对于微源出力大于负荷需求的微网，剩余电量优先与区域内其它微网进行功率交互，其次，再根据多微网联调优化决策得出的最优结点与配电网进行功率交互。

2）对于功率不足的微网，同样优先考虑与区域内其它微网进行功率交互，若仍有缺额，同样再根据多微网联调优化决策结果选择合适的配网结点购电。

3）主动负荷资源的运行策略，需考虑到用户的用电意愿情况，当微网子系统内发电量高于用电量时，优先考虑对其他微网送电，再启动网内的主动负荷资源。

四、结论

本文提出基于主动负荷响应的多微网联合系统协同优化策略，通过研究分布式发电、主动负荷及微电网的运行特性，提出策略不仅可以实现多微网联合运行系统中的分布式发电消纳最大化，而且可以实现平滑配网层与微网层之间的功率波动，提升了配网的接纳能力和供电的可靠性。

此外需求响应激励政策、价格变化、电力市场机制等将对调度结果产生影响；用户侧负荷调度管理系统及配套负荷控制终端的开发及应用、实时需求响应的具体实现方式、项目实施后成本效益的具体分析值得进一步研究。

参考文献

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作者简介：许龙彪（1994-），男，山东菏泽人，沈阳工业大学电气工程学院2016级硕士研究生，研究方向：微网与新能源发电并网技术。