考慮SVC 和儲(chǔ)能接入電網(wǎng)的多目標(biāo)協(xié)同經(jīng)濟(jì)調(diào)度

高林， 成龍， 張聰， 唐海國(guó)， 鄧威， 任磊， 羅波

(1.湖南大學(xué)， 湖南 長(zhǎng)沙410082；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院， 湖南 長(zhǎng)沙410007；3.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司， 湖南 長(zhǎng)沙410004)

0 引言

近年來， 隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益突出， 可再生能源發(fā)電得到迅猛發(fā)展， 其中以風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展最為迅速。 由于風(fēng)力發(fā)電易受自然環(huán)境和時(shí)間等因素的影響， 其功率輸出具有較大的波動(dòng)性和間歇性， 因而大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)給電力系統(tǒng)的運(yùn)行、 調(diào)度以及控制等帶來一系列的影響。 而儲(chǔ)能系統(tǒng)(energy storage system， ESS) 能量響應(yīng)速度快，可以快速吸收或者釋放電能， 能夠有效地平抑分布式風(fēng)電的波動(dòng)性[1-2]， 從而提高電力系統(tǒng)對(duì)分布式能源的消納能力。 因此， 利用儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度的研究具有重要的意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在ESS 參與風(fēng)電并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方面已開展了大量的研究， 并已逐漸受到學(xué)者的重視。 文獻(xiàn)[3] 建立了考慮風(fēng)電波動(dòng)并能跟蹤電網(wǎng)調(diào)度要求的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型， 并采用NSGA-Ⅱ算法進(jìn)行求解， 綜合評(píng)估系統(tǒng)的總成本、 能量缺失率和功率的波動(dòng)量； 文獻(xiàn)[4] 為平抑可再生能源輸出功率的波動(dòng)， 提出了一種儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)充放電控制策略； 文獻(xiàn)[5] 提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型， 并通過仿真驗(yàn)證其具有平滑風(fēng)電功率波動(dòng)的作用。 以上文獻(xiàn)是基于儲(chǔ)能減小風(fēng)電功率隨機(jī)波動(dòng)進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度的研究， 對(duì)于風(fēng)電并網(wǎng)引起的系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和電壓波動(dòng)問題沒有考慮在內(nèi)。

靜止無功補(bǔ)償器(static var compensator， SVC)能快速靈活地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償， 有效控制電壓波動(dòng)， 同時(shí)改善電壓穩(wěn)定性[6]。 文獻(xiàn)[7] 通過在電網(wǎng)中加裝SVC 提高風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和電壓質(zhì)量， 以網(wǎng)損效益、 投資維護(hù)費(fèi)用和電壓偏移為目標(biāo)函數(shù)， 采用遺傳算法求解； 文獻(xiàn)[8] 建立了綜合污染氣體排放量、 配電網(wǎng)總費(fèi)用和系統(tǒng)電壓偏差的多目標(biāo)模型， 并利用自適應(yīng)多目標(biāo)粒子群算法求解； 文獻(xiàn)[9] 提出了配合無功優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型， 采用理想點(diǎn)法將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題， 有效降低線損和發(fā)電成本； 文獻(xiàn)[10] 采用SVC 對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償優(yōu)化， 研究風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)處配置SVC 最佳補(bǔ)償量問題； 文獻(xiàn)[11] 提出了以一種SVC 最優(yōu)選配方案， 以有功能耗費(fèi)用、 SVC 安裝費(fèi)用、 柴油發(fā)電機(jī)無功生產(chǎn)費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)， 確定各狀態(tài)下SVC 最優(yōu)安裝位置，目標(biāo)函數(shù)中沒有考慮電網(wǎng)的安全運(yùn)行指標(biāo)。

在以上研究的基礎(chǔ)上， 為兼顧電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性， 通過在電網(wǎng)中加裝SVC 和儲(chǔ)能裝置來減小系統(tǒng)的綜合運(yùn)行成本以及改善系統(tǒng)的電壓質(zhì)量。本文充分考慮風(fēng)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行特性， 引入SVC， 建立兼顧電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型， 對(duì)有功調(diào)度和無功調(diào)度進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化[12-13]， 獲取使系統(tǒng)電壓偏差、 網(wǎng)損和運(yùn)行成本均為最小的最優(yōu)解， 最后與權(quán)重系數(shù)法分析獲得的Pareto 前沿面進(jìn)行對(duì)比分析， 驗(yàn)證所建立模型的可行性。

1 SVC 的工作原理

SVC 是柔性交流輸電系統(tǒng) (Flexible AC Transmission Systems， FACTS) 中典型的并聯(lián)補(bǔ)償裝置， 其基本功能是從電網(wǎng)吸收或向電網(wǎng)輸送可連續(xù)變化的無功功率， 使裝設(shè)點(diǎn)的電壓保持在一定范圍內(nèi)[14-15]。 SVC 的種類多種多樣， 但基本元件離不開晶閘管投切的電容器 (thyristor switched capacitor， TSC) 和晶閘管控制的電抗器(thyristor controlled reactors， TCR)[16]。

SVC 只能交換無功功率， 不能交換有功功率，因?yàn)槠鋬?nèi)部只包含無源元件。 在穩(wěn)態(tài)情況下， SVC的電源型等值電路[17-19]如圖1 所示。 SVC 的電源型等效電路是由可控電壓源和輸入導(dǎo)納串聯(lián)組成。

圖1 SVC 的模型

當(dāng)SVC 接入系統(tǒng)時(shí)， 此時(shí)的潮流方程形式如式(1) (2):

式中，Psh為SVC 的內(nèi)部有功功率；Qsh為SVC 裝置提供的無功補(bǔ)償； Ui為SVC 接入節(jié)點(diǎn)i 的電壓；Ush為SVC 的內(nèi)部可控電壓源的等效電壓； ysh為SVC 內(nèi)部的等效輸入導(dǎo)納， 且ysh=gsh+jbsh， 其中g(shù)sh和bsh分別為輸入導(dǎo)納的實(shí)部和虛部； θi為節(jié)點(diǎn)i 的電壓相角； θsh為SVC 內(nèi)部可控電壓源的電壓相角。

考慮SVC 內(nèi)部交換功率時(shí)自身不消耗有功功率， 應(yīng)附加SVC 內(nèi)部的有功功率等式約束以及其他約束條件:

本文利用SVC 靈活地向電網(wǎng)提供無功補(bǔ)償?shù)脑恚?實(shí)現(xiàn)控制母線電壓的恒定， 即:

式中， Ui，SPEC為在節(jié)點(diǎn)i 裝設(shè)SVC 的指定電壓幅值。

2 考慮SVC 和儲(chǔ)能裝置接入的多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型

風(fēng)電出力和負(fù)荷的波動(dòng)性是影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素， 為保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行， 考慮SVC 和ESS 參與配電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)降低綜合運(yùn)行成本， 同時(shí)改善配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和減小網(wǎng)損， 建立基于上述目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度多目標(biāo)優(yōu)化模型， 可以為配電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行提供經(jīng)濟(jì)、 技術(shù)上的雙重評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)接入的有功調(diào)度優(yōu)化模型

由于儲(chǔ)能系統(tǒng)在促進(jìn)風(fēng)電消納、 平抑風(fēng)電波動(dòng)和削峰填谷具有較好的效果， 因此為提高電力系統(tǒng)消納風(fēng)電和減少環(huán)境污染， 風(fēng)電接入電網(wǎng)后的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型應(yīng)在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型基礎(chǔ)上考慮減小棄風(fēng)成本和環(huán)境污染費(fèi)用。 因此， 含風(fēng)電場(chǎng)的有功經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為:

經(jīng)濟(jì)目標(biāo)包含發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本、 棄風(fēng)懲罰成本以及環(huán)境污染費(fèi)用。 配電網(wǎng)運(yùn)行的總費(fèi)用f1計(jì)算公式為:

式中， T 為當(dāng)前調(diào)度的時(shí)段數(shù)； ΩG為發(fā)電機(jī)組集合；Cope為配電網(wǎng)的日運(yùn)行成本； Ccur為棄風(fēng)成本；發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本和機(jī)組出力為二次函數(shù)關(guān)系，其中ai、 bi和ci分別為第i 臺(tái)機(jī)組的成本系數(shù)，PGi(t) 為第i 臺(tái)發(fā)電機(jī)t 時(shí)段的有功出力；VWC為棄風(fēng)懲罰系數(shù)，為棄風(fēng)功率； Cenv為環(huán)境污染費(fèi)用[20]； kCO2、 kNOx和kSO2分別表示二氧化碳排放系數(shù)、 氮氧化合物排放系數(shù)以及二氧化硫排放系數(shù)， 單位均為元/MW。

2.2 考慮SVC 提高電網(wǎng)安全運(yùn)行的無功優(yōu)化模型

無功優(yōu)化是假設(shè)發(fā)電機(jī)有功出力和負(fù)荷已知，考慮單一調(diào)度時(shí)段或某一時(shí)間斷面電網(wǎng)無功資源分配和電壓控制， 通過調(diào)節(jié)相關(guān)控制變量包括變壓器變比、 無功補(bǔ)償和發(fā)電機(jī)端電壓， 保證電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行安全和電壓質(zhì)量最高。 模型如下:

式中，Ploss為系統(tǒng)的網(wǎng)損； Gij是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣第i行、 第j 列的實(shí)部；θij(t) 為t 時(shí)段節(jié)點(diǎn)i、 j 間的相角差；Udev為電壓偏差； Ui(t) 為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)t 時(shí)段的電壓幅值； UN為額定電壓。

2.3 多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的約束條件

多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型需要考慮的約束條件包括系統(tǒng)功率平衡約束、 潮流方程約束、 各機(jī)組出力上下限約束、 機(jī)組爬坡速率約束、 線路傳輸功率限制、 節(jié)點(diǎn)電壓安全約束等。

1) 系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率平衡方程

電力系統(tǒng)的發(fā)電和用電功率必須保持平衡， 功率平衡是維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。 一旦電力系統(tǒng)的功率失去平衡， 就會(huì)直接影響系統(tǒng)的電能質(zhì)量， 因此必須設(shè)立功率平衡方程。

2) 潮流方程等式約束

式中， Gij和Bij分別為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中的第i 行、 第j 列元素的實(shí)部和虛部。

3) 風(fēng)、 火電機(jī)組出力上下限約束

4) 發(fā)電機(jī)組爬坡速率約束

5) 輸電線路潮流約束

6) 電壓上下限約束

式中， Umin和Umax分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值的下限和上限。

2.4 儲(chǔ)能系統(tǒng)的模型

儲(chǔ)能電池裝置在電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛， 具有安裝地點(diǎn)靈活、 能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)[21]。 本文利用荷電狀態(tài)(state of charge， SOC) 衡量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)， 其模型表示為:

為避免充放電沖突， 儲(chǔ)能充、 放電狀態(tài)需要滿足如下要求:

ESS 在運(yùn)行過程中的功率和容量需要滿足如下約束:

1) 儲(chǔ)能系統(tǒng)充、 放電功率的限制

2) 儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量?jī)?chǔ)存限制

3) 儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)約束

為保證儲(chǔ)能電池的持續(xù)工作能力， 需要保證每天調(diào)度始與調(diào)度末的SOC 一致， 故優(yōu)化過程還應(yīng)滿足如下約束:

將建立的多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型同儲(chǔ)能以及SVC模型結(jié)合起來， 采用協(xié)同迭代方式[22]進(jìn)行優(yōu)化求解， 分析儲(chǔ)能減小風(fēng)電功率波動(dòng)以及SVC 調(diào)整系統(tǒng)電壓的作用。

3 多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化算法

多目標(biāo)優(yōu)化問題的模型一般可以表示為:

式中， x 為控制變量； fk(x) 為優(yōu)化目標(biāo)向量；gi(x)為不等式約束條件； hj(x) 為等式約束條件。

對(duì)于經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型， 采用多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化算法進(jìn)行求解， 算法步驟如下:

第一步， 設(shè)置迭代精確度ε 和最大迭代次數(shù)kmax， 并且令k=0；

第二步， 初始化發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和SVC 的無功補(bǔ)償；

第三步， 進(jìn)行有功調(diào)度的優(yōu)化， 通過控制發(fā)電機(jī)組的出力以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率， 優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行成本f1；

第四步， 將上一步中有功調(diào)度優(yōu)化所得到的各機(jī)組有功出力以及儲(chǔ)能的輸出功率作為無功優(yōu)化的初始參數(shù)， 控制發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓以及SVC 裝置的無功容量， 進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)的電壓偏差f2以及網(wǎng)損f3；

第五步， 將第四步無功優(yōu)化模型中計(jì)算的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和SVC 的無功補(bǔ)償再次作為有功調(diào)度新的初始參數(shù)， 進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算， 再次獲得新的系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本；

第六步， 將第五步獲得的機(jī)組以及儲(chǔ)能裝置的輸出功率， 再次作為無功優(yōu)化模型的新輸入?yún)?shù)，計(jì)算新的發(fā)電機(jī)組機(jī)端電壓和系統(tǒng)網(wǎng)損；

第七步， 分別計(jì)算第三步和第五步的系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本之差的絕對(duì)值， 即， 計(jì)算第四步和第六步的電壓偏差之差的絕對(duì)值， 即；

多目標(biāo)協(xié)同經(jīng)濟(jì)調(diào)度流程如圖2 所示。

圖2 多目標(biāo)協(xié)同經(jīng)濟(jì)調(diào)度流程

4 算例分析

為了驗(yàn)證本文所提方法的可行性， 以IEEE RTS-24 節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)[23]進(jìn)行算例分析， 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。 在系統(tǒng)中加入風(fēng)電機(jī)組和儲(chǔ)能裝置，此系統(tǒng)包含24 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 12 臺(tái)發(fā)電機(jī)， 2 個(gè)風(fēng)電場(chǎng)以及2 個(gè)儲(chǔ)能裝置， 在19 號(hào)和21 號(hào)處接入風(fēng)電場(chǎng)， 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)位于節(jié)點(diǎn)19 和節(jié)點(diǎn)21。 接入系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量均為200 MW， 設(shè)置其功率因數(shù)為cosφ = 0.95 ， 儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定容量為200 MW·h， 充電效率和放電效率分別為0.95 和0.9， 最大充、 放電功率為40 MW， SVC 的無功補(bǔ)償容量為-15 ～30 Mvar。 將調(diào)度運(yùn)行周期設(shè)置為24 h， 每個(gè)時(shí)段設(shè)為1 h， 并通 過MATLAB 調(diào)用GAMS 軟件對(duì)此算例進(jìn)行分析求解。 設(shè)各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值標(biāo)幺值波動(dòng)范圍為0.95～1.05 p.u.。

圖3 IEEE RTS-24 系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)和編號(hào)見表1。 該可靠性測(cè)試系統(tǒng)峰值負(fù)荷為2 850 MW。 風(fēng)電和負(fù)荷的預(yù)測(cè)曲線如圖4 所示。

表1 發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)

圖4 負(fù)荷及風(fēng)電預(yù)測(cè)出力曲線

設(shè)計(jì)四種案例: 案例1 在測(cè)試系統(tǒng)中只接入風(fēng)電場(chǎng)， 計(jì)算在接入不同功率風(fēng)電場(chǎng)下的棄風(fēng)成本；案例2 在系統(tǒng)中接入風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)， 利用儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)減少風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)， 提高系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電的消納能力； 案例3 在系統(tǒng)中接入風(fēng)電場(chǎng)和SVC， 利用SVC靈活向系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償， 分析其對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的改善作用； 案例4 在含風(fēng)電場(chǎng)的系統(tǒng)中考慮同時(shí)接入SVC 和儲(chǔ)能設(shè)備， 利用協(xié)同算法對(duì)有功調(diào)度和無功優(yōu)化模型迭代計(jì)算， 獲取兼顧電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和安全性的最優(yōu)解。 將接入系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)功率設(shè)置為120 MW到240 MW， 間隔10 MW 逐漸變化， 分別進(jìn)行優(yōu)化， 案例1 和案例2 在不同風(fēng)電接入功率下的棄風(fēng)成本情況如圖5 所示。 從圖中可看出， 案例2 中風(fēng)電功率從120 MW 到160 MW 變化時(shí)， 系統(tǒng)的棄風(fēng)成本都較小， 從170 MW 處開始， 隨著風(fēng)電功率的增加， 其棄風(fēng)成本逐漸增加； 而案例1 的棄風(fēng)成本始終比接入儲(chǔ)能后的棄風(fēng)成本大， 這說明儲(chǔ)能系統(tǒng)促進(jìn)了系統(tǒng)消納風(fēng)電， 減少了風(fēng)電棄風(fēng)。

圖5 案例1 和案例2 的棄風(fēng)成本比較

在GAMS 中分別建立有功調(diào)度模型和無功優(yōu)化模型， 經(jīng)濟(jì)調(diào)度以系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本為優(yōu)化目標(biāo)， 控制變量為各機(jī)組的有功出力和儲(chǔ)能的充放電功率， 設(shè)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓以及SVC 的初始無功補(bǔ)償為常數(shù)(即初始值)； 在無功優(yōu)化時(shí)， 以系統(tǒng)網(wǎng)損和節(jié)點(diǎn)電壓偏差最小為目標(biāo)函數(shù)， 其控制變量為發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和SVC 的無功補(bǔ)償容量。 經(jīng)過協(xié)同迭代后， 儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率和SOC 變化情況如圖6 所示。 由圖6 可以看出: 儲(chǔ)能系統(tǒng)主要集中在負(fù)荷高峰時(shí)段(18:00—22:00) 進(jìn)行放電， 使得儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量不斷減小； 而在負(fù)荷低谷時(shí)間段(1:00—8:00) 主要進(jìn)行充電， 儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC 逐漸增大。

表2 給出了案例4 進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化后的SVC 在各個(gè)時(shí)段的無功補(bǔ)償情況。

圖6 儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率以及SOC 變化曲線

表2 協(xié)同迭代后SVC 的無功補(bǔ)償情況 p.u.

圖7 給出了案例2 與案例4 中未加入SVC 與加入SVC (均含儲(chǔ)能系統(tǒng)) 優(yōu)化后的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)情況。 從圖中可以看出， 加入SVC 后系統(tǒng)的電壓波動(dòng)幅度進(jìn)一步減小， 變得更加平穩(wěn)， 明顯提高了電網(wǎng)的電壓質(zhì)量水平。

圖7 加入與未加入SVC 的節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)對(duì)比情況

表3 給出了案例4 與系統(tǒng)中分別只接入儲(chǔ)能(案例2) 和只接入SVC (案例3) 時(shí)的有功-無功調(diào)度優(yōu)化結(jié)果對(duì)比。

從表3 中的數(shù)據(jù)可以看出， 案例4 經(jīng)過四次協(xié)同迭代后， 第三次和第四次系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本之差的絕對(duì)值為0.001 2， 電壓偏差之差的絕對(duì)值為0.000 2， 二者之和為0.001 4， 小于所預(yù)設(shè)的精度值， 故迭代結(jié)束。 通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)， 案例3 中系統(tǒng)僅接入SVC 時(shí)出現(xiàn)了棄風(fēng)成本， 這是由于SVC在系統(tǒng)中不能交換有功功率， 無法促進(jìn)系統(tǒng)消納風(fēng)電； 案例2 中系統(tǒng)僅接入儲(chǔ)能時(shí)， 系統(tǒng)的棄風(fēng)成本降低至很小， 但系統(tǒng)的網(wǎng)損和電壓偏差都比較大。 在案例4 中當(dāng)同時(shí)接入儲(chǔ)能和SVC 時(shí)， 系統(tǒng)的綜合運(yùn)行成本降低至54.020 3 萬元， 其中系統(tǒng)的環(huán)境污染費(fèi)用大大減少， 所以儲(chǔ)能裝置的接入可以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 在無功調(diào)度方面， 通過協(xié)同優(yōu)化后系統(tǒng)的電壓偏差和網(wǎng)損為0.119 2 p.u.和56.708 6 MW。 因此將SVC 和儲(chǔ)能結(jié)合起來運(yùn)行，有利于保證電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全運(yùn)行。

表3 協(xié)同優(yōu)化迭代后的結(jié)果對(duì)比

圖8 給出了選用權(quán)重系數(shù)法獲得的真實(shí)Pareto前沿面與基于協(xié)同優(yōu)化算法在文中所述的參數(shù)下所得到的Pareto 最優(yōu)解的情況。 從圖中可看出設(shè)置權(quán)重系數(shù)可以得到均勻分布的Pareto 前沿面， 經(jīng)協(xié)同迭代優(yōu)化所得的Pareto 最優(yōu)解集很好的落在真實(shí)Pareto 前沿上。 在案例3 中系統(tǒng)僅接入SVC 時(shí)，系統(tǒng)的電壓偏差很小， 故解的位置趨近于水平線；在案例2 中系統(tǒng)僅接入儲(chǔ)能設(shè)備時(shí)， 可提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 但不能使得電壓波動(dòng)得到更好的改善。因此， 利用SVC 靈活向系統(tǒng)補(bǔ)償無功量和儲(chǔ)能促進(jìn)系統(tǒng)消納風(fēng)電的特性， 可以獲得兼顧電網(wǎng)安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最優(yōu)解。

圖8 權(quán)重系數(shù)下的優(yōu)化結(jié)果

5 結(jié)論

本文綜合考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)和風(fēng)電模型， 將SVC裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中， 構(gòu)建了以系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本、 系統(tǒng)網(wǎng)損和電壓偏差最小的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型。 在優(yōu)化過程中， 首先求解有功調(diào)度模型， 再進(jìn)行無功調(diào)度的優(yōu)化， 尋求同時(shí)滿足電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和安全性的最優(yōu)解。 通過算例分析， 利用SVC和儲(chǔ)能進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化的多目標(biāo)調(diào)度模型， 可同時(shí)降低系統(tǒng)成本、 電壓偏差和系統(tǒng)網(wǎng)損， 兼顧了提高風(fēng)電接入后電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性， 為電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化提供參考依據(jù)。