趙賀，王坤，井天軍

(1. 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司電力科學(xué)研究院，北京市 100075；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京市100083)

微電網(wǎng)自發(fā)自用運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

趙賀1，王坤2，井天軍2

(1. 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司電力科學(xué)研究院，北京市 100075；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京市100083)

微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是制約其商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的主要因素，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行有效評(píng)價(jià)以獲取降低成本的方法將成為解決這一問(wèn)題的有效途徑。通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行成本進(jìn)行分析，以微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為基礎(chǔ)，兼顧電網(wǎng)備用成本，提出了針對(duì)不同容量的微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)?；谒嵩u(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)儲(chǔ)能容量、儲(chǔ)能價(jià)格、電價(jià)及能量管理策略等因素影響微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的作用進(jìn)行了評(píng)價(jià)，最后結(jié)合示范工程運(yùn)行數(shù)據(jù)，以實(shí)例驗(yàn)證了所提評(píng)價(jià)方法的有效性。

微電網(wǎng)；經(jīng)濟(jì)分析；自發(fā)自用；分時(shí)電價(jià)；能量管理；交換功率成本

0 引 言

微電網(wǎng)的建立為用戶(hù)帶來(lái)多方面的效益，其中經(jīng)濟(jì)效益是設(shè)計(jì)與建設(shè)微電網(wǎng)并將其應(yīng)用于實(shí)際中的最主要原因，也是微電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中得以推廣的關(guān)鍵所在。而微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化是在滿(mǎn)足負(fù)荷需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)綜合成本的最優(yōu)化，是微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益得以體現(xiàn)的關(guān)鍵[1-3]。微電網(wǎng)具有安全可靠，節(jié)能環(huán)保等大電網(wǎng)不具備的優(yōu)勢(shì),能夠很好地適應(yīng)電力市場(chǎng)發(fā)展需要[4-5]。微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是微電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的主要障礙，而微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的提高又是涉及到政策、技術(shù)、用戶(hù)使用水平及市場(chǎng)預(yù)期等多方面因素，其較為關(guān)鍵的是從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)與優(yōu)化[6]。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)微源的科學(xué)管理首先需要對(duì)各微源的出力、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境模型進(jìn)行精確的描述。這種優(yōu)化問(wèn)題實(shí)際上是離散的、多變量和多約束的非線(xiàn)性組合優(yōu)化問(wèn)題，因此需要通過(guò)智能優(yōu)化算法確定最小的發(fā)電成本、用戶(hù)停電損失費(fèi)用與環(huán)境成本。

目前已有的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究主要是對(duì)發(fā)電儲(chǔ)能與冷熱電三聯(lián)供的“發(fā)用儲(chǔ)”計(jì)劃優(yōu)化[7]，如將發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化組合、儲(chǔ)能單元的智能管理以及節(jié)能環(huán)保調(diào)度等問(wèn)題綜合為統(tǒng)一的優(yōu)化；改進(jìn)粒子群算法對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化的方法[8]；采用改進(jìn)粒子群算法對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化的方法[9]；計(jì)及環(huán)保因素的改進(jìn)遺傳算法微網(wǎng)孤網(wǎng)三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度[10-11]；風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度[12]；通過(guò)模糊控制對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電的控制策略[13]；微電網(wǎng)的最優(yōu)機(jī)組組合方式和最佳電能交易計(jì)劃[14-16]；以鈉硫電池為儲(chǔ)能研究對(duì)象的微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化模型[17]。

目前，上述提高微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的方法對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行了大量的優(yōu)化，但實(shí)際運(yùn)行效益缺乏有效的綜合評(píng)價(jià)方法。評(píng)價(jià)方法的有效性與微電網(wǎng)運(yùn)行模式、分布式電源上網(wǎng)電價(jià)、投資者目標(biāo)、政府補(bǔ)貼機(jī)制等因素相關(guān)。本文通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行成本進(jìn)行分析，以微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為基礎(chǔ)，兼顧了電網(wǎng)備用成本，形成了針對(duì)不同容量的微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)?；谖闹刑岢龅脑u(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)分析了儲(chǔ)能容量、儲(chǔ)能價(jià)格、電價(jià)及能量管理策略等因素對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的作用。

1 微電網(wǎng)運(yùn)行的成本分析

1.1 光伏設(shè)備成本

光伏設(shè)備成本包括并網(wǎng)逆變器成本(Cinv)、光伏組件成本(Cmod)、光伏支架成本(Cbra)及接入微電網(wǎng)的電氣控制設(shè)備成本(Ccons)，產(chǎn)品壽命K年，安裝施工成本包含在設(shè)備中，計(jì)算時(shí)不計(jì)組件清掃維護(hù)等費(fèi)用。

北京地區(qū)年發(fā)電量Wanu可由homer軟件估算得到。

光伏發(fā)電度電成本Cpv可由式(1)計(jì)算：

Cpv=(Cinvp+Cmod+Cbra+Ccons)/K/Wanu

(1)

1.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電成本

微型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備成本包括微型燃?xì)獍l(fā)電的整流逆變器成本(CinvT)、發(fā)電機(jī)組成本(CG)及接入微電網(wǎng)的電氣控制設(shè)備成本(CconsT)，產(chǎn)品壽命K1年，安裝施工成本包含在設(shè)備中，年維護(hù)等費(fèi)用為CanuT，燃料成本為每度電M元，發(fā)電機(jī)組年可用率為α。

微型燃?xì)獍l(fā)電度電成本CT可由式(2)計(jì)算：

CT=[(CinvT+CG+CconT)/K1+CanuT]/(8 760α)

(2)

1.3 儲(chǔ)能供電成本

微電網(wǎng)儲(chǔ)能度電成本CST的計(jì)算如式(3)所示：

CST=[CBAT/UBAhN+CinvB(8 760K2α2)]/η

(3)

CBAT為儲(chǔ)能電池成本，UB為直流母線(xiàn)電壓，Ah為電池安時(shí)數(shù)，N為循環(huán)次數(shù)，CinvB為逆變器成本，K2為逆變器壽命，α2為儲(chǔ)能系統(tǒng)的年可用率，η為充放電效率。

1.4 微電網(wǎng)用戶(hù)負(fù)荷的分時(shí)電價(jià)

分時(shí)電價(jià)可分為居民、商業(yè)、工業(yè)3種用戶(hù)類(lèi)型。根據(jù)國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)關(guān)于華北電網(wǎng)實(shí)施煤電價(jià)格聯(lián)動(dòng)有關(guān)問(wèn)題的通知(發(fā)改價(jià)格[2005]668號(hào))、北京市發(fā)改委《關(guān)于調(diào)整北京市夏季尖峰電價(jià)時(shí)段的通知》(京發(fā)改[2011]1060號(hào))和北京市發(fā)改委《關(guān)于居民分戶(hù)電采暖電價(jià)問(wèn)題的通知》(京發(fā)改[2006]2039號(hào))等有關(guān)文件規(guī)定，北京市春秋冬季、夏季峰谷時(shí)段劃分以及電價(jià)情況如表1、表2所示。

工商業(yè)峰谷時(shí)段劃分為：峰段8 h(10：00～15:00；18:00～21:00)；平段8 h(7:00～10:00；15:00～18:00；21:00～23:00)；谷段8 h(23:00～7:00)；夏季尖峰時(shí)段：7、8月11:00～13:00和16:00～17:00。

表1北京地區(qū)季節(jié)性(春、秋、冬季)峰谷分時(shí)銷(xiāo)售電價(jià)表

Tab.1Sellingpriceinspring,autumnandwinterinBeijing元/(kW·h)

表2北京地區(qū)夏季峰谷分時(shí)銷(xiāo)售電價(jià)表

Tab.2SellingpriceinsummerinBeijing元/(kW·h)

居民分戶(hù)電采暖用戶(hù)峰谷時(shí)段劃分為：每年采暖季低谷時(shí)段(22:00～6:00)；高峰時(shí)段(6:00～22:00)。

每年11月1日至3月31日采暖季低谷時(shí)段電價(jià)0.30元/(kW·h)，高峰時(shí)段電價(jià)0.4883 元/(kW·h)。

2 微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

在微電網(wǎng)單相運(yùn)行中，交換功率的峰谷差越大說(shuō)明微電網(wǎng)運(yùn)行越不經(jīng)濟(jì)，微電網(wǎng)應(yīng)增加功率型儲(chǔ)能設(shè)備，或使用軟起動(dòng)器以降低功率波動(dòng)，避免電網(wǎng)因瞬時(shí)大功率負(fù)荷增加系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

在微電網(wǎng)三相運(yùn)行中，微電網(wǎng)交換功率方差δ越大說(shuō)明發(fā)電與負(fù)荷波動(dòng)越頻繁，應(yīng)改進(jìn)能量管理系統(tǒng)策略，增加微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量，容量值可參考δ的平方根值。

綜合考慮影響微網(wǎng)與配網(wǎng)交換功率因素，結(jié)合上述原因，微網(wǎng)運(yùn)行評(píng)價(jià)采用如下3個(gè)指標(biāo)，用以判斷微電網(wǎng)并網(wǎng)交換功率的波動(dòng)特性。

指標(biāo)1：微電網(wǎng)交換功率的峰谷差ΔPmax=Pmax-Pmin

指標(biāo)2：微電網(wǎng)購(gòu)電電量與饋電電量；

指標(biāo)3：微電網(wǎng)交換功率方差：

σ=∑(Pusri-1/n∑Pusri)2

(4)

式中：n為采樣時(shí)間點(diǎn)數(shù)；Pusri為第i時(shí)刻的購(gòu)電功率。

3 微電網(wǎng)運(yùn)行最小成本模型

3.1 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則

由于微電網(wǎng)在孤島模式下主要考慮其運(yùn)行的穩(wěn)定性并保證重要負(fù)荷供電，暫時(shí)不考慮其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，因此本文考慮自發(fā)自用模式微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案是在微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行前提下進(jìn)行的。

考慮生產(chǎn)成本及環(huán)境因素，對(duì)含分布式電源的自發(fā)自用模式微電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)先利用清潔能源，即光伏發(fā)電組件常工作于最大功率點(diǎn)追蹤模式，其輸出功率受自然條件影響，一定程度上不遵循調(diào)度。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)因能源利用率等原因，多運(yùn)行于“以熱定電”方式，其電力輸出功率根據(jù)預(yù)先制定的供熱/供冷計(jì)劃確定，不遵循調(diào)度。因此，為提高自發(fā)自用模式微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，可在光伏發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行方式確定的情況下，通過(guò)制定蓄電池的合理運(yùn)行方式，優(yōu)化各時(shí)段微電網(wǎng)與主網(wǎng)之間的功率交換量，合理利用時(shí)段電價(jià)差異和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)，降低微電網(wǎng)運(yùn)行成本。

綜上所述，以光伏和三聯(lián)供為微電源的微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度基本原則如下：(1)優(yōu)先利用光伏電池組的出力，跟蹤控制最大功率；(2)三聯(lián)供機(jī)組根據(jù)冷熱負(fù)荷確定微型燃?xì)廨啓C(jī)出力；(3)微電網(wǎng)與主網(wǎng)可進(jìn)行自由功率交換，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性分析確定儲(chǔ)能出力。

3.2 綜合運(yùn)行成本

考慮到微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)必須要保證所有負(fù)荷的正常運(yùn)行，其用電量不可控制，故其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為最小運(yùn)行成本問(wèn)題。本文將微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本劃分為以下4個(gè)部分。

3.2.1 微電源綜合運(yùn)行成本。

微電源不接受調(diào)度，且度電成本不隨時(shí)間變化，其運(yùn)行成本恒定，如式(5)所示：

(5)

式中：CMG為微電源綜合運(yùn)行成本；PPV(i)為i時(shí)段光伏電池組發(fā)電功率；PMT(i)為i時(shí)段三聯(lián)供機(jī)組發(fā)電功率；SPV為光伏電池組的度電成本；SMT為三聯(lián)供發(fā)電部分的綜合度電成本；Δt為i時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)。

3.2.2 儲(chǔ)能綜合運(yùn)行成本

儲(chǔ)能作為微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的核心，其充放電功率的大小決定了微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。本文對(duì)蓄電池的運(yùn)行成本計(jì)算時(shí)，將綜合成本折算到放電的度電成本，運(yùn)行成本計(jì)算如式(6)所示：

(6)

式中：CBAT為儲(chǔ)能綜合運(yùn)行成本；PBAT(i)為i時(shí)段儲(chǔ)能的放電功率；SBAT為儲(chǔ)能放電的度電成本。

3.2.3 電網(wǎng)功率交換成本。

微電源和儲(chǔ)能供給負(fù)載出現(xiàn)發(fā)電不足或發(fā)電有余情況，要向電網(wǎng)購(gòu)售電。實(shí)時(shí)電價(jià)根據(jù)電網(wǎng)電價(jià)政策給定。電網(wǎng)功率交換成本計(jì)算如式(7)所示：

(7)

式中：Cnet為電網(wǎng)功率交換成本；Pnet(i)為i時(shí)段與電網(wǎng)交換功率；Sbuy為實(shí)時(shí)購(gòu)電價(jià)格；Ssell為實(shí)時(shí)售電價(jià)格。

3.2.4 交換功率懲罰成本

參考微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)，為減緩微電網(wǎng)過(guò)度交換功率對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，均攤配電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用配置費(fèi)用，對(duì)微電網(wǎng)和配電網(wǎng)交換功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)統(tǒng)計(jì)量設(shè)置懲罰因子，計(jì)入微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本之中。其交換功率懲罰成本計(jì)算如式(8)所示：

(8)

式中：Cpu為交換功率懲罰成本；ε1,ε2,ε3為相應(yīng)的懲罰因子。

3.3 不同場(chǎng)景下的目標(biāo)函數(shù)

由于微電網(wǎng)中微電源出力基本不接受調(diào)度，微電網(wǎng)以控制儲(chǔ)能出力的方式實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)，通過(guò)控制儲(chǔ)能充放電，優(yōu)化不同時(shí)刻微電網(wǎng)與主網(wǎng)功率流動(dòng)方向和功率交換量，進(jìn)而減小微電網(wǎng)綜合運(yùn)行成本。

考慮到未來(lái)儲(chǔ)能價(jià)格下降以及微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以從以下2個(gè)方面對(duì)儲(chǔ)能的出力進(jìn)行研究，比較分析儲(chǔ)能價(jià)格水平下降和微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)自發(fā)自用模式微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的影響。

(1)儲(chǔ)能作為備用電源，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前儲(chǔ)能價(jià)格水平下，儲(chǔ)能度電成本過(guò)高，不能以調(diào)控儲(chǔ)能運(yùn)行方式降低微電網(wǎng)運(yùn)行成本，只有在微電網(wǎng)孤島時(shí)其出力才保證重要負(fù)荷運(yùn)行。此狀態(tài)下，由微電源出力供給負(fù)荷，發(fā)電不足時(shí)向電網(wǎng)購(gòu)電，發(fā)電有余時(shí)向電網(wǎng)售電，系統(tǒng)不存在優(yōu)化調(diào)度。其運(yùn)行成本如式(9)所示：

C1=CMG+Cnet+Cpu

(9)

(2)儲(chǔ)能參與能量交換，充分利用階梯電價(jià)降低微電網(wǎng)運(yùn)行成本。當(dāng)儲(chǔ)能價(jià)格下降到一定水平，可利用儲(chǔ)能控制不同時(shí)段與電網(wǎng)的功率交換量，在電價(jià)峰時(shí)段向電網(wǎng)售電，在電價(jià)谷時(shí)段從電網(wǎng)購(gòu)電。其運(yùn)行成本如式(10)所示：

minC2=CMG+CBAT+Cnet+Cpu

(10)

3.4 約束條件

若忽略網(wǎng)損及電力電子器件能量損耗，微電網(wǎng)在運(yùn)行期間需滿(mǎn)足下列約束條件：功率平衡約束、蓄電池容量約束和儲(chǔ)能出力限值約束。

(1)功率平衡約束為：

PPV+PMT-Pnet-PBAT=Pload

(11)

(2)儲(chǔ)能容量約束為：

(12)

式中：Qmax為儲(chǔ)能最大容量；Qmin為儲(chǔ)能調(diào)度容量下限；Qini為儲(chǔ)能初始容量。

(3)儲(chǔ)能出力限值約束為：

PBATg_max≤PBAT≤PBATc_max

(13)

式中：PBATc_max為儲(chǔ)能最大充電功率；PBATg_max為儲(chǔ)能最大放電功率，其值設(shè)定為負(fù)；PBAT為儲(chǔ)能實(shí)時(shí)充放電功率。

4 算例分析

本文選用北京左安門(mén)公寓微電網(wǎng)進(jìn)行分析，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、機(jī)組容量及儲(chǔ)能容量等如圖1所示。左安門(mén)公寓微電網(wǎng)含有光伏發(fā)電單元、冷熱電聯(lián)供微型燃?xì)廨啓C(jī)、鉛酸蓄電池以及公寓內(nèi)負(fù)荷。光伏發(fā)電單元額定功率為40 kW，微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電部分額定功率為27 kW，蓄電池容量為100 kW·h。儲(chǔ)能調(diào)度容量下限設(shè)定為蓄電池總?cè)萘康?0%，即40 kW·h。儲(chǔ)能最大充放電功率分別為10 kW和100 kW。該微網(wǎng)為三相系統(tǒng)，交換功率懲罰因子選取微網(wǎng)與配網(wǎng)間能量交換總量和交換功率方差。

選取的左安門(mén)微電網(wǎng)典型日發(fā)電與負(fù)荷數(shù)據(jù)如圖2所示，采用Matlab編制程序?qū)η笆瞿Ｐ瓦M(jìn)行非線(xiàn)性規(guī)劃，得出儲(chǔ)能最優(yōu)運(yùn)行方式。

圖1 左安門(mén)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與容量配置

圖2 典型日發(fā)電與負(fù)荷數(shù)據(jù)

為了更好地分析儲(chǔ)能價(jià)格水平下降和微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，本文分別從儲(chǔ)能參與能量調(diào)度和懲罰因子，對(duì)儲(chǔ)能能量調(diào)度的影響2個(gè)方面，對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行成本進(jìn)行計(jì)算，分析不同約束下的儲(chǔ)能運(yùn)行方式以及微網(wǎng)與配網(wǎng)間的能量交換。

(1)儲(chǔ)能參與能量調(diào)度的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

微電網(wǎng)參與能量調(diào)度后，考慮到分時(shí)電價(jià)，在電價(jià)峰時(shí)段向電網(wǎng)售電，在電價(jià)谷時(shí)段，從電網(wǎng)購(gòu)電，以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)優(yōu)化計(jì)算，得出分時(shí)電價(jià)下儲(chǔ)能運(yùn)行方式以及電網(wǎng)交換功率如圖3所示。由圖3可以看出，當(dāng)在電價(jià)谷時(shí)段，即23:00～7:00，蓄電池持續(xù)充電，在發(fā)電有余時(shí)，盡量少向配電網(wǎng)售電；在電價(jià)峰時(shí)段，即10:00～15:00和18:00～21:00，蓄電池快速放電，向配電網(wǎng)售電，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)盈利。受蓄電池充電能力以及蓄電池容量影響，其0:00～7:00緩慢充電，15:00～18:00和21:00～24:00以最大放電速度放電。

(2)計(jì)及懲罰成本時(shí)，儲(chǔ)能參與能量調(diào)度的微電網(wǎng)運(yùn)行方式。

圖3 儲(chǔ)能參與調(diào)度時(shí)，微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式

計(jì)及懲罰成本后，微電網(wǎng)不能按照自身最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式運(yùn)行，其需要考慮無(wú)節(jié)制地與電網(wǎng)交換功率給電網(wǎng)帶來(lái)的危害，并接受電網(wǎng)對(duì)其的經(jīng)濟(jì)懲罰。本文懲罰因子分別為ε1=ε2=ε3=0；ε1=0，ε2=0.02，ε3=0.5；ε1=0，ε2=0.2，ε3=5 這3種情況，分析懲罰力度變化對(duì)最小運(yùn)行成本下微網(wǎng)與配網(wǎng)功率交換的影響。懲罰因子越大，懲罰力度越大。優(yōu)化結(jié)果如圖4所示。

圖4 計(jì)及懲罰成本后微網(wǎng)與配網(wǎng)功率交換情況

可以看出，隨著懲罰力度的增大，微網(wǎng)與配網(wǎng)間的交換功率越來(lái)越小。在微電網(wǎng)保存最大功率發(fā)電的情況下，要滿(mǎn)足負(fù)荷的需求，必須加大儲(chǔ)能的充放電頻率及充放電深度，間接地加大了儲(chǔ)能的投資。因此，在未來(lái)電網(wǎng)對(duì)微電網(wǎng)管理完善之后，儲(chǔ)能成本的降低對(duì)于微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行更加重要。

5 結(jié) 論

(1)本文從微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行出發(fā)兼顧配電網(wǎng)效益，提出了微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，該指標(biāo)能夠反映出微電網(wǎng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

(2)提出了基于最小運(yùn)行成本的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法，并利用該方法建立微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，該方法考慮微電網(wǎng)的建設(shè)成本和微電源的使用壽命，更符合實(shí)際微電網(wǎng)運(yùn)行狀況。

(3)采用了非線(xiàn)性規(guī)劃方法，對(duì)不同狀態(tài)下的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式進(jìn)行求解。分析了儲(chǔ)能參與能量調(diào)度后微電網(wǎng)運(yùn)行方式和懲罰成本變化時(shí)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變化。

[1]賀鵬，艾欣，徐虹.微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究綜述[J]. 現(xiàn)代電力, 2012,29(4):1-6.

[2]譚茂強(qiáng),鄧長(zhǎng)虹. 海島微網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 電力建設(shè), 2013,34(2):60-63.

[3]王理. 多目標(biāo)微網(wǎng)環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型研究[J]. 中國(guó)水能及電氣化,2011(09):22-26.

[4]陳鵬，周暉.微電網(wǎng)電力市場(chǎng)交易模型研究[J].電力需求側(cè)管理, 2011,13(4):23-29.

[5]鄭漳華，艾芊.微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及在我國(guó)的應(yīng)用前景[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008,32(16):27-31.

[6]周二雄,李鳳婷,朱賀. 基于改進(jìn)層次分析法(AHP)的微網(wǎng)成本-效益評(píng)估[J]. 電力建設(shè), 2013,34(3):1-6.

[7]張美霞,陳潔,楊秀,等. 微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究綜述[J]. 華東電力, 2012(9):1480-1485.

[8]陳達(dá)威，朱桂萍. 微電網(wǎng)負(fù)荷優(yōu)化分配[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化，2010，34(20)：45-49.

[9]習(xí)朋,李鵬,劉金鑫. 微網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究[J]. 電力科學(xué)與工程, 2011,27(9)：1-7.

[10]牛銘,黃偉,郭佳歡，等. 微網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2010,34(11)：38-42.

[11]艾欣,崔明勇,雷之力. 基于混沌蟻群算法的微網(wǎng)環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009,36(05):1-6.

[12]賀靜,張婷,董振,等. 大規(guī)模風(fēng)電消納銷(xiāo)售電價(jià)機(jī)制[J]. 電力建設(shè), 2012,33(6):93-96.

[13]陳靖,李雨薇,習(xí)朋,等. 微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化[J]. 華東電力, 2012(2):167-172.

[14]郭佳歡,沈宏,黃偉. 含小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)的微電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2009,25(10):21-24，33.

[15]周曉燕，劉天琪，沈浩東，等. 含多種分布式電源的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究[J]. 電工電能新技術(shù)，2013,32(1):5-8,18.

[16]茆美琴，孫樹(shù)娟，蘇建徽.包含電動(dòng)汽車(chē)的風(fēng)/光/儲(chǔ)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011，35(14):30-35.

[17]丁明,張穎媛,茆美琴,等. 包含鈉硫電池儲(chǔ)能的微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2011,31(4):7-14.

(編輯： 張媛媛)

EconomicAnalysisofMicro-GridinEnergySelf-BalanceMode

ZHAO He1, WANG Kun2, JING Tianjun2

(1. Beijing Electrical Power Research Institute, Beijing 100075, China;2.College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

The operation economy of micro grid is the main obstacle of its commercial operation. An effective way to solve this problem is the evaluation and the cost reduction from the evaluation. Through the analysis on the operating cost of micro grid, this paper proposed the evaluation index of operation economy for the micro grids with different generating capacities, with considering the standby cost of grid, based on the economic operation of micro grid. On the basis of this evaluation index, the influence of energy storage capacity and price, electricity price and energy management strategy on the operation economy of micro grid was studied. Finally, the operation data from demonstration project was used to validate the effectiveness of evaluation method.

micro grid; economic analysis; energy self-balance mode; time of use power price; energy management; cost of exchange power

國(guó)網(wǎng)北京市電力公司科技項(xiàng)目(52020113026M)。

TM 731；TM 910

： A

： 1000-7229(2014)05-0113-05

10.3969/j.issn.1000-7229.2014.05.020

2013-11-02

：2013-12-16

趙賀(1985)，女，工學(xué)碩士，工程師，主要從事微電網(wǎng)運(yùn)行控制、電能質(zhì)量及配電自動(dòng)化的研究工作，E-mail：zhaohea@bj.sgcc.com；

王坤(1988)，男，碩士研究生，主要從事微電網(wǎng)運(yùn)行控制的研究工作，E-mail：wk_cau@163.com；

井天軍(1980)，男，工學(xué)博士，講師，主要從事微電網(wǎng)運(yùn)行控制、新能源發(fā)電控制的研究工作，E-mail：jtjy11@cau.edu.cn。