關(guān)于微電網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度的認(rèn)識

田冉

摘 要 微電網(wǎng)的應(yīng)用日益廣泛，本文通過介紹微電網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度的模型，發(fā)現(xiàn)由于微電網(wǎng)特點(diǎn)不同，所建立的模型不同，最終所提出的微電網(wǎng)最佳決策的策略也不同。微電網(wǎng)涉及多個利益主體，彼此之間的利益訴求有一定的沖突，本文引入博弈理論，協(xié)調(diào)平衡微電網(wǎng)中利益主體的利益關(guān)系，并對微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型與微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞 合作博弈理論；微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)

中圖分類號 TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0192-02

1 背景

為用戶實(shí)現(xiàn)個性化、差異化的電力服務(wù)是家用微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度與家庭負(fù)荷控制和智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要手段。首先，考慮到家用微電網(wǎng)不同負(fù)載的特點(diǎn)，需要建立固定負(fù)載、可移動負(fù)載和可調(diào)負(fù)載的模型。然后，在不同的使用時間（time-of-use，TOU）對應(yīng)不同價格的條件下，考慮到居民的舒適度和經(jīng)濟(jì)狀況，文獻(xiàn)[1]提出了日能量最優(yōu)調(diào)度模型，以達(dá)到最大用戶滿意度為家庭微電網(wǎng)的目標(biāo)，其中包括光伏陣列，能源存儲設(shè)備和負(fù)載設(shè)備。文獻(xiàn)[2]提出了一種配合微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保的最優(yōu)調(diào)度模型。鑒于最優(yōu)的問題包括光伏電池組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、微型渦輪機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和電池，該論文建立了一個包含運(yùn)營成本的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，系統(tǒng)負(fù)荷中斷和污染處置成本的補(bǔ)償費(fèi)用作為約束條件。

微電網(wǎng)是一種新型的能源網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)管理結(jié)構(gòu)，為分布式提供渠道訪問低壓配電網(wǎng)絡(luò)。它可以減少能源消耗減少環(huán)境污染，同時也可以提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。在微電網(wǎng)的時代，為了突出特色需要對電量分配調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化。首先，微電網(wǎng)中的分布式有不同的經(jīng)營特點(diǎn)，也可能容易受客觀天氣條件和負(fù)載需求的影響；其次，在考慮經(jīng)濟(jì)的同時需要關(guān)注所支付的環(huán)境利益，應(yīng)當(dāng)越來越多的關(guān)注微電網(wǎng)的大量可再生能源；最后，能源市場計劃的種類也影響微電網(wǎng)運(yùn)行效率。所有的這些都增加了微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問題建模的復(fù)雜性。

由于微電網(wǎng)的特點(diǎn)，微電網(wǎng)調(diào)度與控制的操作與傳統(tǒng)電網(wǎng)顯著不同。為了平衡和優(yōu)化關(guān)聯(lián)方的利益，確定微電網(wǎng)調(diào)度的最佳策略是一個具有挑戰(zhàn)性的課題，一個復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化方法，預(yù)計將成為解決微電網(wǎng)關(guān)鍵問題的有力工具。

2 微電網(wǎng)合作博弈模型

微電網(wǎng)中涉及多個利益主體，如用戶、電網(wǎng)、可再生能源和蓄電池，利益訴求具有一定的沖突，在此基礎(chǔ)上提出的合作博弈是與非合作博弈對稱的一種博弈類型，指參與者能夠聯(lián)合達(dá)成一個具有約束力且可強(qiáng)制執(zhí)行的協(xié)議的博弈類型。合作博弈中最重要的兩個概念是聯(lián)盟和分配，對于整個聯(lián)盟來講，整體收益大于其每個主體單獨(dú)經(jīng)營時的收益之和。對于分配來講，每個參與者從聯(lián)盟中分配到的收益不小于單獨(dú)經(jīng)營所得收益。合作之所以能夠增進(jìn)雙方的利益，就是因?yàn)楹献鞑┺哪軌虍a(chǎn)生一種合作剩余。至于合作剩余在博弈各方之間如何分配，取決于博弈各方的力量對比和制度設(shè)計。

3 微電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化的模型擴(kuò)展

微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度還考慮負(fù)載的空間分布和聚合成本，用于計算各個地區(qū)的戰(zhàn)略位置和總需求。將具有成千上萬個節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)分布，減少到具有少量聚合負(fù)載的等效網(wǎng)絡(luò)，從而顯著減少計算負(fù)擔(dān)。此外，它不僅有助于無論任何領(lǐng)域、任何數(shù)量的分布式系統(tǒng)運(yùn)營商在一天中可以靈活地掌控時間，更快地做出運(yùn)營決策，而且還能夠?qū)⑿⌒头植际劫Y源靈活性地在各種電力/能源市場上進(jìn)行交易。中心聚合器使市場參與到中央和地方的組合中，而本地聚合器通過實(shí)現(xiàn)被接受的投標(biāo)來落實(shí)這一概念。通過比較具有和不具有聚合性能的網(wǎng)絡(luò)來評估所提出的方法的有效性。對于給定的網(wǎng)絡(luò)配置，與具有高錯誤率的消費(fèi)者需求預(yù)測相比，聚合網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)性能顯著準(zhǔn)確（約為±1.5%誤差）。

微電網(wǎng)還被描述為小型模塊化分布式發(fā)電，儲能裝置和可控負(fù)載的電網(wǎng)。為了最大化太陽能陣列的輸出，有文獻(xiàn)提出使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)，并且通過模糊邏輯提出使用俯仰角控制技術(shù)來控制高風(fēng)速下的渦輪輸出功率。為了跟蹤光伏（PV）中的最大功率點(diǎn)（MPP），提出的ANN由遺傳算法（GA）訓(xùn)練。

而微電網(wǎng)中的蓄電池常常使用燃料電池，燃料電池（FC）正成為一種清潔和無污染的能源，并被廣泛應(yīng)用于大多數(shù)運(yùn)輸和微電網(wǎng)應(yīng)用。然而，某些要求快速動態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用程序正在限制FC的使用壽命問題。FC的慢動態(tài)響應(yīng)不適合提供瞬時負(fù)載要求，通常在加速和制動期間在電動車輛中產(chǎn)生。有文獻(xiàn)提出了一種新穎的控制策略和相關(guān)的電力電子學(xué)應(yīng)用。即一種以級聯(lián)模式執(zhí)行的基于Lure-Lyapunov的控制器，用于控制FC和超級電容器（UC）混合能量的管理系統(tǒng)。在提出的方案中，UC響應(yīng)負(fù)載需求的瞬變，而FC則負(fù)責(zé)標(biāo)稱負(fù)載總線要求。這種組合有助于提高FC的壽命，因?yàn)橹T如UC之類的輔助存儲設(shè)備為突發(fā)瞬變提供緩沖。提出的控制策略還有助于維持UC的充電狀態(tài)以獲得更好的性能。并且還提出了數(shù)學(xué)模型和證明了系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性。由于基于被動的控制方法，所提出的控制策略是強(qiáng)大有效的。

4 微電網(wǎng)的保護(hù)技術(shù)

保護(hù)措施仍然是微電網(wǎng)發(fā)展的重要因素。文獻(xiàn)[5]提出了一種評估策略來量化不良保護(hù)方案對微電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的影響。特別是評估策略考慮到在異常運(yùn)行條件下的保護(hù)措施的觸發(fā)概率，例如保證行程，拒絕和故障。每單位時間的這種觸發(fā)概率被定義為動態(tài)中斷率，以區(qū)分靜態(tài)中斷率（即隨機(jī)中斷率）。通過模擬系統(tǒng)運(yùn)行條件來確定觸發(fā)概率構(gòu)建概率模型。該模型可以通過先前提出的虛擬設(shè)定值來表征，其可以通過預(yù)測分析來確定，以最小化在不同操作條件下不正確的保護(hù)動作的概率。根據(jù)擬議的評估策略，400V微電網(wǎng)系統(tǒng)證明了保護(hù)系統(tǒng)對動態(tài)停電率和靜態(tài)停電率的影響對運(yùn)行可靠性的重要意義。

Microgrid被認(rèn)為是將廣泛分布式系統(tǒng)中分布式發(fā)電機(jī)組（DG）日益普及的新形式。過流繼電器的保護(hù)協(xié)調(diào)被視為不同運(yùn)行狀態(tài)的線性規(guī)劃問題。在控制中心，通過實(shí)時測量來對人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）模型進(jìn)行訓(xùn)練，以識別線段上是否存在故障。在另一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，通過相同的測量進(jìn)一步估計故障位置。可以執(zhí)行重新配置以修改現(xiàn)場繼電器的設(shè)置，以增強(qiáng)不同情況下操作的可靠性。測試結(jié)果表明，在估計模型的幫助下，自適應(yīng)過電流保護(hù)方案可以準(zhǔn)確、智能地修改新操作狀態(tài)的保護(hù)設(shè)置。endprint

5 結(jié)論

本世紀(jì)可再生能源技術(shù)的部署是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵手段?？稍偕茉纯梢詮脑搭^產(chǎn)生，背景是根據(jù)時間尺度重新自建?？稍偕茉醋钪匾膩碓窗ㄌ柲芄夥D(zhuǎn)換技術(shù)，生物質(zhì)能和生物燃料能源系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)，地?zé)崮芗夹g(shù)和水力發(fā)電系統(tǒng)。一個國家對可再生能源的大量投資可以降低國家對進(jìn)口燃料的依賴和從國外市場購買能源。推動技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)制，同時加強(qiáng)清潔發(fā)展機(jī)制。因此，本文介紹了關(guān)于微電網(wǎng)現(xiàn)狀認(rèn)識，并提出了一些建議，以進(jìn)一步推動基于自主能源系統(tǒng)和微電網(wǎng)（電網(wǎng)）技術(shù)的可再生能源和可持續(xù)能源系統(tǒng)的開發(fā)。這些建議是基于太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能和生物能源、風(fēng)能、水力發(fā)電等能源技術(shù)和使用混合能源機(jī)制的各種聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。

混合型微電網(wǎng)預(yù)計在擴(kuò)大發(fā)展中國家電力方面將發(fā)揮重要作用。雖然這些系統(tǒng)中的大多數(shù)都采用調(diào)度策略來運(yùn)行，這些調(diào)度策略并沒有基于關(guān)于負(fù)載或可再生能源資源可用性相關(guān)的預(yù)測，所以基于預(yù)測的策略引起了關(guān)注，作為降低運(yùn)營成本的替代方案。

在現(xiàn)實(shí)條件中，微電網(wǎng)通常由多方經(jīng)濟(jì)主體構(gòu)成，包括光伏運(yùn)營商、儲能運(yùn)商和普通用戶等。通過對個經(jīng)濟(jì)主體資源的調(diào)度優(yōu)化，可以看出，合作模式下光伏運(yùn)營、儲能運(yùn)營商和用戶均提高了經(jīng)濟(jì)效益，且各方的效益相互間達(dá)到平衡，有利于促進(jìn)光伏微電網(wǎng)規(guī)?；l(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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