考慮運(yùn)行調(diào)度策略的工商業(yè)用戶側(cè)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃

孫樹(shù)敏，程 艷，于 芃，邢家維，田潤(rùn)澤，寇 鵬

(1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250000；2.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049)

1 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)能源需求量逐年提高，現(xiàn)階段能源結(jié)構(gòu)的不合理造成了嚴(yán)重的能源緊缺與環(huán)境污染。為應(yīng)對(duì)上述能源問(wèn)題，我國(guó)提出了“2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)，而構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。光伏發(fā)電作為新能源的代表之一，其輸出功率的隨機(jī)性和間歇性對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在潛在的不利影響[2,3]，光伏和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(Battery Energy Storage System, BESS)結(jié)合組成的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)可以有效地改善上述問(wèn)題[4-6]。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)與光伏相結(jié)合后，系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于獨(dú)立光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并且光伏上網(wǎng)電價(jià)越低，這種經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯[7]。2021年后，我國(guó)對(duì)新備案的光伏項(xiàng)目不再進(jìn)行補(bǔ)貼，實(shí)行光伏平價(jià)上網(wǎng)[8]。在此背景下，光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯。因此，越來(lái)越多的工商業(yè)用戶開(kāi)始選擇裝設(shè)用戶側(cè)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)來(lái)提升用電的經(jīng)濟(jì)性。目前，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者們已經(jīng)在“光伏容量確定，對(duì)儲(chǔ)能容量進(jìn)行規(guī)劃”這一方面開(kāi)展了較多研究[9-12]，而在光伏容量與儲(chǔ)能容量協(xié)同規(guī)劃方面的研究則相對(duì)較少，并且這方面的研究主要集中在配網(wǎng)側(cè)。例如，文獻(xiàn)[13]建立了代理交易模式下考慮光伏預(yù)測(cè)誤差和代理費(fèi)用以投資規(guī)劃效益為優(yōu)化目標(biāo)的配電網(wǎng)分布式光儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃模型，該模型能夠在不同儲(chǔ)能運(yùn)行策略下求解經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的光伏與儲(chǔ)能的容量配置。但是對(duì)用戶側(cè)的分布式光伏儲(chǔ)能協(xié)同規(guī)劃較少，文獻(xiàn)[14]建立了一個(gè)多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用戶側(cè)綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行模型，并基于此模型建立了一套規(guī)劃方法，雖然該規(guī)劃方法可以對(duì)光伏和儲(chǔ)能進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃，但該模型還同時(shí)涉及了燃?xì)忮仩t、熱泵、電制冷、熱儲(chǔ)、冷儲(chǔ)等設(shè)備容量的規(guī)劃，并且該規(guī)劃方法主要運(yùn)用在由多棟建筑所組成的區(qū)域中，相較于單純的用戶側(cè)分布式光伏儲(chǔ)能規(guī)劃，該模型在求解用戶側(cè)光伏儲(chǔ)能優(yōu)化規(guī)劃問(wèn)題時(shí)針對(duì)性較弱，導(dǎo)致求解效率有所下降。

另一方面，現(xiàn)有的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量規(guī)劃方法中，在考慮光伏發(fā)電功率時(shí)往往以分場(chǎng)景功率聚類中心作為規(guī)劃的基本出發(fā)點(diǎn)[15]，這種模式雖然具有對(duì)光伏發(fā)電功率數(shù)據(jù)量要求低、求解效率高的優(yōu)勢(shì)，但也存在以下缺點(diǎn)：①無(wú)法確定對(duì)光伏發(fā)電功率聚類后的聚類中心所對(duì)應(yīng)的日期，因此無(wú)法將其與用戶負(fù)荷對(duì)應(yīng)，在山東省等分時(shí)電價(jià)隨季節(jié)變化的省份也無(wú)法將其與電價(jià)信息對(duì)應(yīng)，給規(guī)劃帶來(lái)了困難；②僅憑聚類中心進(jìn)行規(guī)劃往往會(huì)忽略光伏出力的某些非常規(guī)情景，存在導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)源荷不平衡的隱患。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種基于混合整數(shù)線性規(guī)劃(Mixed Integer Linear Programming，MILP)的用戶側(cè)分布式光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃方法。在數(shù)據(jù)方面，該方法以時(shí)間跨度為一年的光伏輸出功率值為出發(fā)點(diǎn)，更加細(xì)致、全面地反映一年中不同時(shí)段光伏輸出功率的波動(dòng)情況；通過(guò)考慮不同用戶用電負(fù)荷的差異性和光伏板最大安裝面積的差異性，對(duì)多元電力用戶特性進(jìn)行了充分考慮；考慮了最新的電力市場(chǎng)交易政策相關(guān)數(shù)據(jù)，其中包括最新的分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)和最新的光伏余電上網(wǎng)電價(jià)數(shù)據(jù)。隨后，以年綜合成本最低為目標(biāo)函數(shù)，考慮功率平衡約束、儲(chǔ)能系統(tǒng)電量以及其充放電約束、光伏功率約束建立了協(xié)同規(guī)劃模型，對(duì)規(guī)劃模型的求解可得到光伏、儲(chǔ)能容量以及光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度策略。最終通過(guò)算例分析驗(yàn)證了本文提供方法的有效性。

2 光伏-儲(chǔ)能系統(tǒng)介紹

圖1所示為本文研究的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中Ps·in為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電功率；Ps·out為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率；Pbuy為光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)從電網(wǎng)側(cè)購(gòu)電功率；Psell為光伏余電上網(wǎng)功率；Ppv為光伏發(fā)電輸出功率；Pload為用戶用電負(fù)荷。

圖1 光伏-儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖

用戶側(cè)分布式光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)由電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、儲(chǔ)能側(cè)、光伏發(fā)電側(cè)這4部分組成。本文所考慮的用戶側(cè)分布式光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)基于以下運(yùn)行調(diào)度策略：

(1)光伏發(fā)電側(cè)：當(dāng)光伏發(fā)電功率小于用戶側(cè)負(fù)荷需求時(shí)，光伏發(fā)電功率全部供用戶負(fù)荷使用；當(dāng)光伏發(fā)電功率大于用戶側(cè)用電負(fù)荷時(shí)，首先供用戶負(fù)荷使用，剩余部分基于光伏余電上網(wǎng)電價(jià)和分時(shí)電價(jià)信息選擇為儲(chǔ)能充電或向電網(wǎng)售電。

(2)儲(chǔ)能側(cè)：除某些情況下光伏余電為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電外，在電價(jià)谷時(shí)，系統(tǒng)從電網(wǎng)側(cè)購(gòu)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；在電價(jià)峰時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)放電供用戶負(fù)荷使用。

(3)用戶側(cè)：當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率以及光伏發(fā)電輸出功率足夠用戶負(fù)荷所使用時(shí)，用戶側(cè)不用從電網(wǎng)購(gòu)電；當(dāng)無(wú)法滿足用戶負(fù)荷所使用時(shí)，用戶側(cè)從電網(wǎng)購(gòu)電以填補(bǔ)功率缺額。

3 規(guī)劃模型的建立與求解

本文協(xié)同規(guī)劃模型的主要目標(biāo)為：在保障光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，以系統(tǒng)的年綜合運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，對(duì)光伏容量、儲(chǔ)能容量以及光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的運(yùn)行策略進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃。本模型主要特點(diǎn)包括：①通過(guò)用戶所在區(qū)域時(shí)間跨度為一年的光伏發(fā)電功率值對(duì)光伏發(fā)電功率的隨機(jī)性和多樣性進(jìn)行充分考慮，使得規(guī)劃結(jié)果更能保障光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，顯著降低系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)功率不平衡現(xiàn)象的概率；②對(duì)多元用戶負(fù)荷特性進(jìn)行了充分考慮，使本模型具有更廣泛的適用性。

3.1 年度綜合運(yùn)行成本目標(biāo)函數(shù)

降低用電成本是用戶選擇裝設(shè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要目的，故本規(guī)劃模型以最小化用戶側(cè)光儲(chǔ)系統(tǒng)年運(yùn)行成本為目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)可以表示為：

minCcost=Crun+Cinvest

(1)

式中，Ccost為光儲(chǔ)系統(tǒng)年綜合運(yùn)行成本；Crun為用戶的年用電成本；Cinvest為光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)折算到年度的投資成本。

用戶的年用電成本的計(jì)算方法如下：

(2)

年度投資成本計(jì)算方法如下：

(3)

式中，Ms為單位容量?jī)?chǔ)能設(shè)備的投資成本；Mpv為單位容量的光伏設(shè)備的投資成本；EsN為儲(chǔ)能的規(guī)劃容量；PpvN為光伏的規(guī)劃容量；Ys為儲(chǔ)能設(shè)備的壽命，單位為年；Ypv為光伏設(shè)備的壽命，單位為年。

3.2 約束條件的建立

(1)系統(tǒng)功率平衡約束

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

約束式(4)保障系統(tǒng)的功率平衡和安全穩(wěn)定運(yùn)行。約束式(5)、式(6)限制了購(gòu)電和售電功率。約束式(5)～式(8)限制了從電網(wǎng)購(gòu)電與光伏余電上網(wǎng)不能同時(shí)進(jìn)行。

(2)儲(chǔ)能系統(tǒng)電量約束

(9)

1-U≤Ek≤0.95EsN

(10)

式中，U為儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大放電深度；ηin為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電效率；ηout為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電效率；Ek為第k個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)電量。

為延長(zhǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命，將儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大剩余電量設(shè)置為0.95倍的額定容量。本文中儲(chǔ)能系統(tǒng)電量指儲(chǔ)能系統(tǒng)中儲(chǔ)存的電能。

(3)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電約束

(11)

(12)

(13)

(14)

Ps·in·max=Ps·out·max=CEsN

(15)

(16)

約束式(11)～式(14)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電進(jìn)行了限制使得儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)充電和放電。約束式(11)、式(12)分別對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電功率和放電功率進(jìn)行了約束。約束式(15)表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量與其最大充放電功率間存在比例關(guān)系。設(shè)置約束式(16)目的在于防止儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)側(cè)倒送電能，該約束為不允許儲(chǔ)能利用峰谷電價(jià)差獲利的機(jī)制而設(shè)立，若機(jī)制允許儲(chǔ)能利用峰谷電價(jià)差獲利，則可去除此約束。

(4)光伏功率約束

(17)

PpvN≤[R/Rpv]Pppv=Ppv·max

(18)

3.3 規(guī)劃模型的求解

由式(1)～式(18)可知，本文所建立工商業(yè)用戶光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃模型，其所對(duì)應(yīng)的優(yōu)化問(wèn)題為混合整數(shù)線性規(guī)劃。

分支定界法是求解混合整數(shù)線性規(guī)劃的常用方法，具有平均速度快，能夠求得規(guī)劃問(wèn)題的最優(yōu)解等優(yōu)點(diǎn)[16]。因此，使用分支定界法求解該規(guī)劃問(wèn)題，求解流程如圖2所示。

圖2 分支定界法求解光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃問(wèn)題

除分支定界法外，內(nèi)點(diǎn)法、單純型法等方法同樣適用于求解問(wèn)題式(1)～式(18)，仿真算例求解結(jié)果表明求解算法的不同對(duì)規(guī)劃結(jié)果沒(méi)有顯著影響。

4 算例分析

本節(jié)基于某典型重工業(yè)用戶以及某典型商業(yè)用戶的負(fù)荷特性，使用本文提出的分布式光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃方法進(jìn)行算例分析。為驗(yàn)證本文所提出的規(guī)劃方法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)選擇了另一種規(guī)劃方法同時(shí)進(jìn)行算例分析，并對(duì)比兩種規(guī)劃方法的結(jié)果。

4.1 對(duì)比方法

對(duì)比方法與本文所提方法的區(qū)別主要體現(xiàn)在對(duì)光伏發(fā)電功率的考慮方面，對(duì)比方法在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)首先對(duì)時(shí)間跨度為一年的光伏發(fā)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，之后基于光伏發(fā)電功率的聚類中心進(jìn)行規(guī)劃。這種方法對(duì)光伏發(fā)電功率的考慮局限于聚類中心，對(duì)光伏發(fā)電功率的隨機(jī)性和多樣性的考慮較為局限，而本文提出的方法則是基于時(shí)間尺度為1年的光伏出力歸一值進(jìn)行規(guī)劃，能夠?qū)夥l(fā)電功率的隨機(jī)性和多樣性進(jìn)行充分考慮。

4.2 光伏發(fā)電功率歸一值的提取

光伏發(fā)電功率具有隨機(jī)性、間歇性、多樣性的特點(diǎn)，年光伏發(fā)電功率的歸一值能夠?qū)ι鲜鎏攸c(diǎn)充分反映，因此，本文收集用戶所在地理區(qū)域時(shí)間跨度為1年的光伏發(fā)電功率理論值數(shù)據(jù)，并求取其歸一值，該歸一值能夠有效反映用戶所在區(qū)域光伏發(fā)電功率的變化趨勢(shì)，使規(guī)劃結(jié)果更具有針對(duì)性，光伏發(fā)電功率歸一值的提取方法如下：

(19)

式中，Ppvb為用戶所在區(qū)域時(shí)間長(zhǎng)度為一年的光伏發(fā)電功率歸一值；Ppv為用戶所在區(qū)域時(shí)間長(zhǎng)度為一年的光伏發(fā)電功率理論值。

4.3 仿真參數(shù)設(shè)置

(1)購(gòu)電電價(jià)

本文算例中電價(jià)信息來(lái)自山東省2021年起執(zhí)行的工商業(yè)用電分時(shí)電價(jià)[17]。具體地，選取典型重工業(yè)用戶以及典型商業(yè)用戶電價(jià)，二者用電電壓等級(jí)均為10 kV，故其分時(shí)電價(jià)信息相同。

山東省分時(shí)電價(jià)時(shí)段的劃分有兩套機(jī)制，在6～8月電價(jià)時(shí)段可分為：尖峰、高峰、平段、低谷，在其余月份僅分為：高峰、平段、低谷。具體電價(jià)信息見(jiàn)表1、表2。

表2 山東省分時(shí)電價(jià)信息(6～8月)

(2)光伏余電上網(wǎng)電價(jià)

2021年后新備案的光伏項(xiàng)目不再享受國(guó)家補(bǔ)貼，平價(jià)上網(wǎng)。山東省的光伏余電上網(wǎng)電價(jià)為0.394 9 元/(kW·h)。

(3)光伏設(shè)備相關(guān)參數(shù)

光伏設(shè)備價(jià)格為8 450元/kW；光伏設(shè)備壽命為20 年；單塊光伏板面積為1.63 m2;單塊光伏板功率為0.275 kW。

(4)儲(chǔ)能設(shè)備參數(shù)

儲(chǔ)能系統(tǒng)考慮鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，單位電量成本4 500元/(kW·h)、單位容量成本1 500元/kW，充放電倍率0.6，則單位儲(chǔ)能容量?jī)r(jià)格5 400元，充放電效率0.95，儲(chǔ)能設(shè)備的壽命15年。

(5)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)

用電負(fù)荷數(shù)據(jù)分別來(lái)自某典型工業(yè)用戶和某典型商業(yè)用戶。負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣周期為15 min，單日內(nèi)共96個(gè)采樣點(diǎn)。

(6)用戶光伏最大安裝面積

典型商業(yè)用戶的光伏最大安裝面積為3 000 m2，典型重工業(yè)用戶的光伏最大安裝面積為50 000 m2。

(7)其他參數(shù)

電網(wǎng)與用戶側(cè)分布式光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)間的最大關(guān)口功率流量為2 000 kW。

4.4 典型商業(yè)用戶算例分析

使用本文所提出的協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃方法，對(duì)某典型商業(yè)用戶的光儲(chǔ)聯(lián)合容量配置進(jìn)行規(guī)劃，并優(yōu)化其運(yùn)行調(diào)度策略。

圖3為經(jīng)優(yōu)化得到的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)某單日運(yùn)行調(diào)度策略。從圖3中功率曲線和電價(jià)曲線可以看出，本策略通過(guò)以下兩個(gè)手段最大程度地降低用戶用電成本：①在電價(jià)谷段，光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)從電網(wǎng)購(gòu)電以滿足用戶用電需求同時(shí)為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；②在電價(jià)峰段，優(yōu)先控制儲(chǔ)能系統(tǒng)放電滿足用戶負(fù)荷需求，以最大程度避免以一個(gè)高昂價(jià)格從電網(wǎng)購(gòu)電，從而盡可能地降低用戶的用電成本。

圖3 基于典型商業(yè)用戶特征的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略(截取一日)

為驗(yàn)證本文所提出的光伏儲(chǔ)能規(guī)劃方法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)使用4.1節(jié)中對(duì)比方法對(duì)該用戶的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行容量規(guī)劃。表3為基于本文所提協(xié)同規(guī)劃方法(方法1)和對(duì)比方法(方法2)的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量規(guī)劃結(jié)果。從表3中可以看出使用兩種規(guī)劃方法的規(guī)劃結(jié)果有著很高的相似度，兩方法規(guī)劃出的光伏容量相同，同時(shí)在年綜合運(yùn)行費(fèi)用方面，兩方法的規(guī)劃結(jié)果差別不大，本文提出的方法相較于對(duì)比方法在降低年綜合運(yùn)行成本方面效果不顯著。

表3 基于典型商業(yè)用戶特性的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量規(guī)劃結(jié)果

4.5 典型工業(yè)用戶算例分析

使用本文提出的協(xié)同規(guī)劃方法，對(duì)某典型工業(yè)用戶的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量進(jìn)行優(yōu)化配置，并對(duì)其運(yùn)行調(diào)度策略進(jìn)行優(yōu)化。

圖4為經(jīng)優(yōu)化得到的該用戶光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)某日調(diào)度運(yùn)行策略。從圖4中可以看出，由于規(guī)劃所得光伏容量較大，光伏系統(tǒng)功率輸出充沛，故在某些時(shí)段，光伏出力遠(yuǎn)大于用戶負(fù)荷的需求。這使得相較于4.4節(jié)中的商業(yè)用戶運(yùn)行策略，工業(yè)用戶運(yùn)行策略可以更大程度地體現(xiàn)出本文協(xié)同規(guī)劃方法在光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度策略優(yōu)化方面的特點(diǎn)。本策略通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)最大程度地降低用戶年綜合運(yùn)行成本：①在電價(jià)谷段，光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)從電網(wǎng)購(gòu)電以滿足用戶用電需求同時(shí)為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；②在電價(jià)峰段，優(yōu)先控制儲(chǔ)能系統(tǒng)放電滿足用戶負(fù)荷需求；③在光伏出力大于用戶負(fù)荷時(shí)，若光伏余電上網(wǎng)電價(jià)低于該時(shí)刻的購(gòu)電電價(jià)，則光伏余電優(yōu)先為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，若光伏余電上網(wǎng)電價(jià)高于該時(shí)刻的購(gòu)電電價(jià)，則光伏余電優(yōu)先上網(wǎng)，以獲取經(jīng)濟(jì)上的收益。

圖4 基于典型工業(yè)用戶特征的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)功率優(yōu)化策略(截取一日)

為驗(yàn)證本文所提出的光伏儲(chǔ)能規(guī)劃方法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)使用4.1節(jié)中對(duì)比方法對(duì)該用戶的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行容量規(guī)劃。表4為基于本文所提協(xié)同規(guī)劃方法(方法1)和對(duì)比方法(方法2)的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量規(guī)劃結(jié)果。采用本文所提方法對(duì)該用戶的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)能夠得到光伏、儲(chǔ)能的規(guī)劃容量、光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度策略以及光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的年度綜合運(yùn)行成本，在采用對(duì)比方法進(jìn)行規(guī)劃時(shí)雖也能得到光伏、儲(chǔ)能的規(guī)劃容量，但光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)按照此容量運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)功率失衡現(xiàn)象無(wú)法求得光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的年度綜合運(yùn)行成本，圖5中反映了該功率失衡現(xiàn)象。表5統(tǒng)計(jì)了功率不平衡情景的分布情況，功率不平衡情景集中分布在平均光伏發(fā)電功率較大的月份，由此可推斷出現(xiàn)功率不平衡現(xiàn)象的原因是對(duì)比方案使用的分場(chǎng)景規(guī)劃方法對(duì)光伏發(fā)電功率的考慮不夠全面，即僅考慮了幾個(gè)聚類中心的光伏發(fā)電功率，而未考慮到某些光伏發(fā)電功率較大的場(chǎng)景，導(dǎo)致對(duì)光伏容量的規(guī)劃值偏大。而本文提出的方法通過(guò)考慮用戶所在區(qū)域時(shí)間長(zhǎng)度為一年的光伏發(fā)電功率歸一值對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行充分考慮，從而在運(yùn)行過(guò)程中可以最大程度地避免功率不平衡現(xiàn)象的出現(xiàn)。

表4 基于典型工業(yè)用戶特性的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量規(guī)劃結(jié)果

圖5 對(duì)比方法規(guī)劃結(jié)果引起的功率失衡

表5 功率不平衡點(diǎn)的分布

4.6 兩類典型用戶協(xié)同規(guī)劃結(jié)果分析

在對(duì)典型商業(yè)用戶進(jìn)行光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃時(shí)，本文提出的方法和對(duì)比方法的規(guī)劃結(jié)果差異不明顯，相對(duì)應(yīng)的年度綜合運(yùn)行成本也大致相同。這種情況產(chǎn)生的原因是：由于典型商業(yè)用戶的屋頂面積有限，其光伏設(shè)備最大安裝面積往往較小，故其光伏容量的最大值也較小，因此無(wú)論使用哪種方法進(jìn)行規(guī)劃，光伏容量的規(guī)劃結(jié)果往往接近光伏容量的上限，從而使得兩種方法的規(guī)劃結(jié)果較為相似。同時(shí)，由于商業(yè)用戶安裝條件限制導(dǎo)致其光伏容量規(guī)劃結(jié)果往往較小，因此對(duì)比方法的規(guī)劃結(jié)果在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)功率不平衡情景的概率也較低。

在對(duì)典型工業(yè)用戶側(cè)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，由于工業(yè)用戶可用于安裝光伏板的物理空間往往較為充裕，光伏容量的最大值也較大，因此兩種方法光伏容量的規(guī)劃結(jié)果均小于光伏容量的最大值?；谏鲜鲆蛩兀瑑煞N規(guī)劃方法的規(guī)劃結(jié)果出現(xiàn)了明顯差異，由于對(duì)比方法在規(guī)劃時(shí)對(duì)光伏發(fā)電功率的考慮不夠全面，忽略了某些光伏發(fā)電歸一值較大的場(chǎng)景，其光伏容量的規(guī)劃結(jié)果偏大，導(dǎo)致了在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)了功率不平衡的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了用戶光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。相較而言，本文所提出的方法在規(guī)劃時(shí)考慮了用戶所在區(qū)域?yàn)槠谝荒甑臍v史光伏發(fā)電功率歸一值，所以對(duì)光伏發(fā)電功率的波動(dòng)性和隨機(jī)性考慮得更為充分，從而得到了一個(gè)合理的光伏容量，有效避免了光伏容量配置過(guò)大、光伏發(fā)電功率在某些時(shí)刻無(wú)法消納等因素對(duì)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的危害。同時(shí)，本文提出的規(guī)劃方法的規(guī)劃結(jié)果能夠有效地降低用戶光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的年綜合運(yùn)行成本。

5 結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有用戶側(cè)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)規(guī)劃方法的局限性，本文提出了一種針對(duì)工商業(yè)用戶的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃方法。該方法考慮了多元用戶特性和電力市場(chǎng)交易政策等因素，并以光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)年運(yùn)行成本為目標(biāo)，考慮功率平衡約束、儲(chǔ)能系統(tǒng)電量及充放電約束、光伏出力約束建立起規(guī)劃模型。通過(guò)算例分析得出了以下結(jié)論：

(1)由于本文所提出的方法對(duì)光伏發(fā)電功率的隨機(jī)性和波動(dòng)性進(jìn)行了充分的考慮，故規(guī)劃結(jié)果可避免光伏容量規(guī)劃過(guò)大，光伏發(fā)電功率無(wú)法消納導(dǎo)致的功率不平衡問(wèn)題。

(2)本文提出的規(guī)劃方法適用于各類典型工商業(yè)用戶，并且規(guī)劃結(jié)果能夠在保障光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，最大程度地降低系統(tǒng)的年度綜合運(yùn)行成本。