基于時序動態(tài)約束的主動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度

葉雷　俞凱　陳博

【摘??要】在國內(nèi)電力行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的大環(huán)境下，各行各業(yè)對電力資源的依賴程度迅速增加的同時，國家對電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境也提出了更高的要求。而主動配電網(wǎng)不僅是保障城市電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時也是提升配電網(wǎng)供電安全可靠性能的重要途徑，因此對主動配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度勢在必行。為了有效消除主動配電網(wǎng)中間歇性能源和負(fù)荷等多方面因素對自動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度造成的影響，本文以主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度存在的問題為出發(fā)點，進(jìn)而提出了一種基于時序動態(tài)約束的自動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度方法。

【關(guān)鍵詞】時序動態(tài)約束;主動配電網(wǎng);滾動優(yōu)化;實時調(diào)度

引言

近幾年，隨著我國電子科技技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活水平日益提升，對生活質(zhì)量與用電質(zhì)量提出了更深層次的要求。為了更好地滿足大眾對電能的需求，全面解決自動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中存在的問題成為電力企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的重中之重。然而在可再生能源大量接入的背景下，主動配電網(wǎng)將會面臨分布式電源處理不確定性以及負(fù)荷波動等大問題，同時自動配電網(wǎng)的安全性能也因此受到一定程度的威脅。針對于此，本文提出時序動態(tài)約束下的主動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度，并通過一系列的仿真試驗探索，證明出此優(yōu)化調(diào)動策略的科學(xué)合理性與可行性。

1?主動配電網(wǎng)的概述

當(dāng)前，國內(nèi)大部分人都對主動配電網(wǎng)的認(rèn)知上存在著較大的誤區(qū)，認(rèn)為只要接入分布式電源就為主動配電網(wǎng)。其實并非如此，主動配電網(wǎng)與微網(wǎng)的控制模式、電網(wǎng)構(gòu)成以及運(yùn)行狀態(tài)都不盡相同。主動配電網(wǎng)的所屬關(guān)系為企業(yè)電網(wǎng)，運(yùn)行狀態(tài)為常態(tài)并網(wǎng)和條件孤島，電網(wǎng)主要由網(wǎng)狀配電網(wǎng)+DG、儲能、主動符合以及智能控制所構(gòu)成，注意區(qū)別于傳統(tǒng)的被動配電網(wǎng)系統(tǒng)。與此同時，主動配電網(wǎng)內(nèi)部具有分散式或分布式的能源，并控制配電網(wǎng)的運(yùn)行能力。與傳統(tǒng)的被動配電網(wǎng)相比，主動配電網(wǎng)主要擁有三大特征，分別為完善的可控能力、靈活調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及分布式可控資源。換句話說，主動配電網(wǎng)能夠更好地掌握到實時信息，具有更大的可觀測范圍。因此，將主動配電網(wǎng)大量投入使用可以有效解決可再生資源的消納問題，切實實現(xiàn)將環(huán)境保護(hù)放在企業(yè)生產(chǎn)第一位的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)而推動我國智能電網(wǎng)技術(shù)的建設(shè)進(jìn)程。

2?主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度存在的問題

2.1主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的基本定義

所謂的主動配網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度實質(zhì)是指基于配電網(wǎng)中分布式電源（distributed?generator，簡稱為DG），主動配電網(wǎng)（active?distribution?network，簡稱為ADN）對其實行主動調(diào)控管理并且全方位實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的核心技術(shù)的一種重要手段[1]。另一方面，饋線自動化作為主動配網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中的中心環(huán)節(jié)之一，其扮演著極其重要的角色。主要的職能為在第一時間發(fā)現(xiàn)配電線路發(fā)生故障的區(qū)域，并將監(jiān)測到的故障信息及時發(fā)送到在線監(jiān)控主機(jī)內(nèi)，然后在線監(jiān)控主機(jī)將故障信息發(fā)送給中心站，最后經(jīng)由中心站將故障信息發(fā)送給主變電站后臺，進(jìn)而發(fā)出故障警告。

2.2主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度當(dāng)中存在的問題

就目前發(fā)展情況來看，主動配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方式主要為如內(nèi)實施修正的方法以及日前優(yōu)化調(diào)度的方法[2]。盡管我國相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者針對主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度撰寫過眾多的文獻(xiàn)、期刊，但他們所提出的內(nèi)容僅按照日前調(diào)度方案的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的小幅修改，存在較大的預(yù)測誤差，且在實際的運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)隨機(jī)的突發(fā)事件，以至于最優(yōu)調(diào)度方案與日前調(diào)度方案之間的落差相對比較高，甚至可能會引發(fā)安全事故，其造成的不良后果可想而知。除此之外，相關(guān)領(lǐng)域的研究學(xué)者所發(fā)布的文獻(xiàn)優(yōu)化調(diào)度的內(nèi)容僅針對于有限區(qū)域內(nèi)，因而對主動配電網(wǎng)或儲能系統(tǒng)（energy?storage?system，簡稱為ESS）等可控資源的微電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度時，此調(diào)度方案存在一定程度的局限性，且對無功優(yōu)化調(diào)度考慮的不夠全面，進(jìn)一步致使在分布式電源滲透率不斷提升的影響下，單獨(dú)分散式的分布式電源呈逐漸上升的趨勢，從而導(dǎo)致進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的對象由原來單一的微電網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)變成繁瑣的區(qū)域配電網(wǎng)，潛移默化地增加了優(yōu)化調(diào)度的復(fù)雜性。為了有效解決主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度當(dāng)中存在的問題，本文提出了一種主動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化策略，旨在提升主動配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能，為進(jìn)一步提高調(diào)度方案的經(jīng)濟(jì)水平奠定堅實的基礎(chǔ)。

3?基于時序動態(tài)約束的自動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度方法

顧名思義，在時序動態(tài)約束下的自動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度方法是以動態(tài)約束為前提條件。與時序靜態(tài)約束相比，時序動態(tài)約束一般來講仿真使用的時間相對較長，首先確定測試向量，然后輸入硬件模型，最后進(jìn)行仿真。時需動態(tài)約束的實質(zhì)意義是通過仿真軟件動態(tài)的仿真電路，進(jìn)而驗證時需是否滿足要求。經(jīng)上述分析不難發(fā)現(xiàn)，基于時序動態(tài)約束的ADN滾動優(yōu)化調(diào)度方法實際是以時序遞進(jìn)為基本原則而進(jìn)行的實時調(diào)度。接下來將會將調(diào)度間隔值設(shè)為1小時以內(nèi)，然后每間隔1小時后再去實施調(diào)度優(yōu)化，進(jìn)而以此類推，此次試驗的目的為驗證基于時序動態(tài)約束的自動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度方法是否可行。

圖一

如圖一ADN滾動優(yōu)化調(diào)度策略示意圖所示，其具體操作流程可分為以下三個步驟：

（1）在確定各個調(diào)度單元在第一時間段內(nèi)的調(diào)度方案之后，首先要及時將T值設(shè)為24小時，然后將T值設(shè)定為固定調(diào)度周期，最后依照在第一個時間段內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)以及后面預(yù)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建出完整的滾動優(yōu)化調(diào)動模型[3]。但需要注意的是，在執(zhí)行步驟一時僅針對第一時間段內(nèi)的調(diào)度方案，第二時間段的內(nèi)容暫且不用操作，旨在實時掌握調(diào)度方案在執(zhí)行方案后前后的變化情況，為下一時間段的實施調(diào)度內(nèi)容提供最準(zhǔn)確的參照條件。

（2）在執(zhí)行步驟一之后，將在第一時間段收集到的數(shù)據(jù)及時更新為第二時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，然后將T視為步驟二的調(diào)度周期，最后按照步驟一的執(zhí)行流程再一次獲得最佳的滾動優(yōu)化方案。步驟二與步驟一注意的事項相同，步驟二也僅執(zhí)行第二時間段的內(nèi)容，并且實時掌握各個調(diào)度單元在執(zhí)行方案前后的變化情況，進(jìn)而為下一步驟提供最重要的參照條件。

（3）執(zhí)行步驟二之后，第一時間更新實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且連續(xù)執(zhí)行第三時間段內(nèi)的實時調(diào)度內(nèi)容，最后再次依照步驟一及步驟二的執(zhí)行流程，依照時序遞進(jìn)的基本原則對后面的所有時間段進(jìn)行滾動調(diào)度，最終完成24個時間段的整體調(diào)度方案[4]。這一系列的執(zhí)行過程統(tǒng)稱為基于時序動態(tài)約束的自動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度方案。若將此方案有效實施，將會最大限度保證供電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定性能。

4?結(jié)語

綜上所述，全面研究基于時序動態(tài)約束的自動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度方案既能保證主動配電網(wǎng)的運(yùn)行安全性，還能有效降低主動配電網(wǎng)的運(yùn)行成本，可謂是一舉兩得。因此，將此類優(yōu)化調(diào)度模型更好地融入到電力企業(yè)當(dāng)中，為推動我國社會科技的進(jìn)步發(fā)展提供巨大的原動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊慧敏，肖建.主動配電網(wǎng)的兩階段優(yōu)化調(diào)度模型[J].西南交通大學(xué)學(xué)報，2015，50（05）：928-934.

[2]李振坤，崔靜，路群，米陽，蘇向敬.基于時序動態(tài)約束的主動配電網(wǎng)滾動優(yōu)化調(diào)度[J].電力系統(tǒng)自動化，2019，43（16）：17-29.

[3]任佳依，顧偉，王勇，嵇文路，劉海波，曹戈.基于模型預(yù)測控制的主動配電網(wǎng)多時間尺度有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2018，38（05）：1397-1407.

[4]董雷，陳卉，蒲天驕，陳乃仕，王曉輝.基于模型預(yù)測控制的主動配電網(wǎng)多時間尺度動態(tài)優(yōu)化調(diào)度[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2016，36（17）：4609-4617.

（作者單位：1、國網(wǎng)浙江省電力有限公司培訓(xùn)中心;2國網(wǎng)溫州供電公司;3國網(wǎng)溫州供電公司）