張松雪

摘 要：建立考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型。微網(wǎng)的電力負(fù)荷由三個(gè)部分組成：固定負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。而需求側(cè)管理的主要內(nèi)容和重要目標(biāo)都是可轉(zhuǎn)移負(fù)荷管理。微網(wǎng)中需求側(cè)負(fù)荷的優(yōu)化管理和分布式電源的協(xié)調(diào)運(yùn)作模式都是在分時(shí)電價(jià)的情況下建立的。根據(jù)函數(shù)線性化把其優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，運(yùn)用專業(yè)混合整數(shù)規(guī)劃軟件得出結(jié)論。得出結(jié)果證明，在考慮側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作比在沒(méi)有考慮的情況下總費(fèi)用降低了3.83%，得到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：需求側(cè)管理 微網(wǎng)經(jīng)濟(jì) 負(fù)荷管理 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（a）-0187-01

由于智能電網(wǎng)逐漸取代整個(gè)電力系統(tǒng)，目前人們更為關(guān)注的是新型的供電模式：微網(wǎng)。微網(wǎng)是由負(fù)荷和分布式電源兩部分組成，它在脫網(wǎng)或者并網(wǎng)中都可以運(yùn)行，都可以達(dá)到本地用戶熱能和電能的使用要求。當(dāng)前，分布式電源在控制技術(shù)方面和接入技術(shù)是全球?qū)ξ⒕W(wǎng)的主要研究，部分國(guó)家和地區(qū)為微網(wǎng)控制和分布式電源成立了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其以微網(wǎng)示范工程作為基礎(chǔ)。這也讓微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上得出一定的研究作用。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，使系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下優(yōu)化調(diào)度各分布式電源的出力得到滿足，盡量降低運(yùn)行的成本。經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)能量管理其中重要的一步，它的研究意義非常重大。

時(shí)至今日電力市場(chǎng)化在不斷完善和發(fā)展，電力系統(tǒng)的利益主體逐漸多樣化，讓人們重新認(rèn)識(shí)了需求側(cè)資源的管理。需求側(cè)管理運(yùn)用對(duì)用戶推行多種經(jīng)濟(jì)激勵(lì)、負(fù)荷管理等方法，把需求側(cè)的資源通過(guò)整合達(dá)到減少消耗、降低發(fā)電投資和提高電力的目的。文章根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的管理進(jìn)行對(duì)需求側(cè)管理的模型建造，在符合不同時(shí)段負(fù)荷接納能力下，把負(fù)荷從電價(jià)高時(shí)段轉(zhuǎn)移到電價(jià)低時(shí)段，用來(lái)降低總體運(yùn)行開支。

1 微網(wǎng)的基本構(gòu)造和需求側(cè)管理

1.1 微網(wǎng)基本構(gòu)造

微網(wǎng)分為三個(gè)部分：儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電機(jī)和微網(wǎng)負(fù)荷。分布式發(fā)電機(jī)包含有風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池、光伏和微型燃?xì)廨啓C(jī)。其中衛(wèi)星燃?xì)廨啓C(jī)與燃料電池是燃?xì)鈾C(jī)組，能夠控制機(jī)組的出力，屬于可控機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏是綠色環(huán)保的發(fā)電機(jī)，氣候環(huán)境對(duì)其影響非常大，波動(dòng)性和隨機(jī)性較大，為不可控機(jī)組。接入儲(chǔ)能設(shè)備是對(duì)接入可再生能源給微網(wǎng)的運(yùn)行狀況帶來(lái)的影響起到緩沖作用。

1.2 需求側(cè)管理的內(nèi)容

需求側(cè)管理（DSM）的理念是20世紀(jì)80年代美國(guó)的電力科學(xué)研究院提出的，讓電力需求不僅僅只由供應(yīng)方來(lái)滿足，也從中讓需求方合理使用能源與節(jié)約能源成為供應(yīng)側(cè)管理的新內(nèi)容。需求側(cè)管理是對(duì)用電用戶實(shí)行的管理。這種管理是國(guó)家運(yùn)用其職能通過(guò)政策來(lái)優(yōu)化高峰用電與低谷用電的方法。做到在相同用電功能下，降低電量消耗與電力需求以減少缺電壓力，減少供電成本與用電成本。讓供電方和用電方實(shí)現(xiàn)雙贏，都能從中得到益處，也能節(jié)約能源和達(dá)到環(huán)保的效果。負(fù)荷管理是通過(guò)可控負(fù)荷使用的調(diào)整從而滿足需求側(cè)管理需求的一種有效措施。需求側(cè)負(fù)荷有3個(gè)類型：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷和固定負(fù)荷，這三者當(dāng)中最小的負(fù)荷要求是固定負(fù)荷，可以按照以往數(shù)據(jù)來(lái)推算。可轉(zhuǎn)移負(fù)荷是指能夠在某個(gè)時(shí)段中轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷。隨機(jī)負(fù)荷沒(méi)辦法進(jìn)行推算，因?yàn)槠錇橛脩襞R時(shí)使用的負(fù)荷。

2 考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行

（1）在使分布式電源得到正常運(yùn)行和負(fù)荷側(cè)的消納約束的情況下，降低微網(wǎng)的總運(yùn)行費(fèi)用。在可再生能源機(jī)組中，因?yàn)樗抢米匀荒茉催M(jìn)行發(fā)電，其成本非常低，基本可以不計(jì)算成本費(fèi)用。燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)的總成本可以用機(jī)組發(fā)電的非線性函數(shù)來(lái)計(jì)算，它們的成本由燃料成本、啟動(dòng)成本以及維護(hù)成本組成。微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為

①

②

（T：運(yùn)行周期；?T：?jiǎn)挝粫r(shí)間間隔；N：可控機(jī)組的數(shù)量；：可控機(jī)組i在t時(shí)段時(shí)的功率上標(biāo)CG為可控機(jī)組；：可控機(jī)組i在t時(shí)段時(shí)的發(fā)電費(fèi)用；：可控機(jī)組i在t時(shí)段的啟動(dòng)費(fèi)用；：可控機(jī)組在t時(shí)段的啟動(dòng)狀態(tài)，數(shù)值為0時(shí)表示停機(jī)狀態(tài)，為1時(shí)表示開機(jī)狀態(tài)；：可控機(jī)組i每次啟動(dòng)的費(fèi)用；：微網(wǎng)在t時(shí)段的購(gòu)電量；：t時(shí)段的購(gòu)電價(jià)格；：從t時(shí)段轉(zhuǎn)向t時(shí)段的第i類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷量；：第i類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的單位補(bǔ)貼費(fèi)用；NTL：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的種類）公式①需要滿足負(fù)荷側(cè)約束、系統(tǒng)約束、儲(chǔ)能設(shè)備、分布式發(fā)電機(jī)組約束等約束條件。（2）系統(tǒng)約束是用來(lái)平衡系統(tǒng)能量的約束。（3）分布式發(fā)電機(jī)組約束。燃料電池與微型燃料氣輪有著相似的運(yùn)行特征，它們的體積都比較小，操作比較靈活，啟動(dòng)或者停止發(fā)電都很快速并且可以控制機(jī)組發(fā)電。最小技術(shù)輸出、最大輸出容量和爬坡速度是它們運(yùn)行過(guò)程中的主要障礙。（4）儲(chǔ)能設(shè)備約束。鉛酸蓄電池是當(dāng)前使用最頻繁的儲(chǔ)能設(shè)備。鉛酸蓄電池存儲(chǔ)容量限制非常大，而且為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命一般不能讓其過(guò)度放電，要控制放電時(shí)間，使蓄電池保留一定的能源。（5）負(fù)荷側(cè)約束。負(fù)荷側(cè)有三個(gè)特點(diǎn)：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、固定負(fù)荷和隨機(jī)負(fù)荷，其中具有可調(diào)控特點(diǎn)的是可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。（6）微網(wǎng)對(duì)于廣大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是其中一個(gè)可控單元，它能夠在短暫時(shí)間內(nèi)滿足外部的電網(wǎng)需求，還能夠滿足用戶的特定需求，提高本地供電的穩(wěn)定性和減少線路耗損，穩(wěn)定本地電壓，提高能源利用率。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)具有不確定性的特點(diǎn)，其不確定性不利于微網(wǎng)的發(fā)展。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的目的在于降低發(fā)電成本，平衡電負(fù)荷與微源發(fā)電，做到供電穩(wěn)定與環(huán)保供電。要做到對(duì)每個(gè)微源實(shí)行科學(xué)管理就要對(duì)準(zhǔn)確描述每個(gè)微源的經(jīng)濟(jì)、出力和環(huán)境模型。此優(yōu)化問(wèn)題其實(shí)是分散、多變和存在許多約束條件的非線性組合優(yōu)化問(wèn)題，可以運(yùn)用智能優(yōu)化算法算出發(fā)電成本的最小值、用戶停電損失費(fèi)用和環(huán)境成本。

3 結(jié)語(yǔ)

本篇文章概述了需求側(cè)管理的基本內(nèi)容和微網(wǎng)的基本構(gòu)造，分析了考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，在分時(shí)電價(jià)的狀態(tài)下，建立微網(wǎng)的運(yùn)行模式，用來(lái)協(xié)調(diào)需求側(cè)負(fù)荷優(yōu)化管理和分布式電源管理?？紤]需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行可以降低能源的消耗、減少發(fā)電投資、保證電力的可持續(xù)發(fā)展，大大降低微網(wǎng)的總費(fèi)用，有助于提高微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 向月，劉俊勇，魏震波，等.可再生能源接入下新型可中斷負(fù)荷發(fā)展研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，2（5）：23-24.

[2] 黃宇淇，方賓義，孫錦楓.飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，6（9）：56-57.

[3] 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)，2010，3（11）： 36-37.

[4] 董軍，張婧，陳小良，等.考慮需求側(cè)響應(yīng)的短期阻塞管理模型與激勵(lì)機(jī)制研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，8（3）：45-46.endprint

摘 要：建立考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型。微網(wǎng)的電力負(fù)荷由三個(gè)部分組成：固定負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。而需求側(cè)管理的主要內(nèi)容和重要目標(biāo)都是可轉(zhuǎn)移負(fù)荷管理。微網(wǎng)中需求側(cè)負(fù)荷的優(yōu)化管理和分布式電源的協(xié)調(diào)運(yùn)作模式都是在分時(shí)電價(jià)的情況下建立的。根據(jù)函數(shù)線性化把其優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，運(yùn)用專業(yè)混合整數(shù)規(guī)劃軟件得出結(jié)論。得出結(jié)果證明，在考慮側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作比在沒(méi)有考慮的情況下總費(fèi)用降低了3.83%，得到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：需求側(cè)管理 微網(wǎng)經(jīng)濟(jì) 負(fù)荷管理 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（a）-0187-01

由于智能電網(wǎng)逐漸取代整個(gè)電力系統(tǒng)，目前人們更為關(guān)注的是新型的供電模式：微網(wǎng)。微網(wǎng)是由負(fù)荷和分布式電源兩部分組成，它在脫網(wǎng)或者并網(wǎng)中都可以運(yùn)行，都可以達(dá)到本地用戶熱能和電能的使用要求。當(dāng)前，分布式電源在控制技術(shù)方面和接入技術(shù)是全球?qū)ξ⒕W(wǎng)的主要研究，部分國(guó)家和地區(qū)為微網(wǎng)控制和分布式電源成立了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其以微網(wǎng)示范工程作為基礎(chǔ)。這也讓微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上得出一定的研究作用。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，使系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下優(yōu)化調(diào)度各分布式電源的出力得到滿足，盡量降低運(yùn)行的成本。經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)能量管理其中重要的一步，它的研究意義非常重大。

時(shí)至今日電力市場(chǎng)化在不斷完善和發(fā)展，電力系統(tǒng)的利益主體逐漸多樣化，讓人們重新認(rèn)識(shí)了需求側(cè)資源的管理。需求側(cè)管理運(yùn)用對(duì)用戶推行多種經(jīng)濟(jì)激勵(lì)、負(fù)荷管理等方法，把需求側(cè)的資源通過(guò)整合達(dá)到減少消耗、降低發(fā)電投資和提高電力的目的。文章根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的管理進(jìn)行對(duì)需求側(cè)管理的模型建造，在符合不同時(shí)段負(fù)荷接納能力下，把負(fù)荷從電價(jià)高時(shí)段轉(zhuǎn)移到電價(jià)低時(shí)段，用來(lái)降低總體運(yùn)行開支。

1 微網(wǎng)的基本構(gòu)造和需求側(cè)管理

1.1 微網(wǎng)基本構(gòu)造

微網(wǎng)分為三個(gè)部分：儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電機(jī)和微網(wǎng)負(fù)荷。分布式發(fā)電機(jī)包含有風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池、光伏和微型燃?xì)廨啓C(jī)。其中衛(wèi)星燃?xì)廨啓C(jī)與燃料電池是燃?xì)鈾C(jī)組，能夠控制機(jī)組的出力，屬于可控機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏是綠色環(huán)保的發(fā)電機(jī)，氣候環(huán)境對(duì)其影響非常大，波動(dòng)性和隨機(jī)性較大，為不可控機(jī)組。接入儲(chǔ)能設(shè)備是對(duì)接入可再生能源給微網(wǎng)的運(yùn)行狀況帶來(lái)的影響起到緩沖作用。

1.2 需求側(cè)管理的內(nèi)容

需求側(cè)管理（DSM）的理念是20世紀(jì)80年代美國(guó)的電力科學(xué)研究院提出的，讓電力需求不僅僅只由供應(yīng)方來(lái)滿足，也從中讓需求方合理使用能源與節(jié)約能源成為供應(yīng)側(cè)管理的新內(nèi)容。需求側(cè)管理是對(duì)用電用戶實(shí)行的管理。這種管理是國(guó)家運(yùn)用其職能通過(guò)政策來(lái)優(yōu)化高峰用電與低谷用電的方法。做到在相同用電功能下，降低電量消耗與電力需求以減少缺電壓力，減少供電成本與用電成本。讓供電方和用電方實(shí)現(xiàn)雙贏，都能從中得到益處，也能節(jié)約能源和達(dá)到環(huán)保的效果。負(fù)荷管理是通過(guò)可控負(fù)荷使用的調(diào)整從而滿足需求側(cè)管理需求的一種有效措施。需求側(cè)負(fù)荷有3個(gè)類型：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷和固定負(fù)荷，這三者當(dāng)中最小的負(fù)荷要求是固定負(fù)荷，可以按照以往數(shù)據(jù)來(lái)推算?？赊D(zhuǎn)移負(fù)荷是指能夠在某個(gè)時(shí)段中轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷。隨機(jī)負(fù)荷沒(méi)辦法進(jìn)行推算，因?yàn)槠錇橛脩襞R時(shí)使用的負(fù)荷。

2 考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行

（1）在使分布式電源得到正常運(yùn)行和負(fù)荷側(cè)的消納約束的情況下，降低微網(wǎng)的總運(yùn)行費(fèi)用。在可再生能源機(jī)組中，因?yàn)樗抢米匀荒茉催M(jìn)行發(fā)電，其成本非常低，基本可以不計(jì)算成本費(fèi)用。燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)的總成本可以用機(jī)組發(fā)電的非線性函數(shù)來(lái)計(jì)算，它們的成本由燃料成本、啟動(dòng)成本以及維護(hù)成本組成。微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為

①

②

（T：運(yùn)行周期；?T：?jiǎn)挝粫r(shí)間間隔；N：可控機(jī)組的數(shù)量；：可控機(jī)組i在t時(shí)段時(shí)的功率上標(biāo)CG為可控機(jī)組；：可控機(jī)組i在t時(shí)段時(shí)的發(fā)電費(fèi)用；：可控機(jī)組i在t時(shí)段的啟動(dòng)費(fèi)用；：可控機(jī)組在t時(shí)段的啟動(dòng)狀態(tài)，數(shù)值為0時(shí)表示停機(jī)狀態(tài)，為1時(shí)表示開機(jī)狀態(tài)；：可控機(jī)組i每次啟動(dòng)的費(fèi)用；：微網(wǎng)在t時(shí)段的購(gòu)電量；：t時(shí)段的購(gòu)電價(jià)格；：從t時(shí)段轉(zhuǎn)向t時(shí)段的第i類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷量；：第i類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的單位補(bǔ)貼費(fèi)用；NTL：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的種類）公式①需要滿足負(fù)荷側(cè)約束、系統(tǒng)約束、儲(chǔ)能設(shè)備、分布式發(fā)電機(jī)組約束等約束條件。（2）系統(tǒng)約束是用來(lái)平衡系統(tǒng)能量的約束。（3）分布式發(fā)電機(jī)組約束。燃料電池與微型燃料氣輪有著相似的運(yùn)行特征，它們的體積都比較小，操作比較靈活，啟動(dòng)或者停止發(fā)電都很快速并且可以控制機(jī)組發(fā)電。最小技術(shù)輸出、最大輸出容量和爬坡速度是它們運(yùn)行過(guò)程中的主要障礙。（4）儲(chǔ)能設(shè)備約束。鉛酸蓄電池是當(dāng)前使用最頻繁的儲(chǔ)能設(shè)備。鉛酸蓄電池存儲(chǔ)容量限制非常大，而且為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命一般不能讓其過(guò)度放電，要控制放電時(shí)間，使蓄電池保留一定的能源。（5）負(fù)荷側(cè)約束。負(fù)荷側(cè)有三個(gè)特點(diǎn)：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、固定負(fù)荷和隨機(jī)負(fù)荷，其中具有可調(diào)控特點(diǎn)的是可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。（6）微網(wǎng)對(duì)于廣大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是其中一個(gè)可控單元，它能夠在短暫時(shí)間內(nèi)滿足外部的電網(wǎng)需求，還能夠滿足用戶的特定需求，提高本地供電的穩(wěn)定性和減少線路耗損，穩(wěn)定本地電壓，提高能源利用率。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)具有不確定性的特點(diǎn)，其不確定性不利于微網(wǎng)的發(fā)展。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的目的在于降低發(fā)電成本，平衡電負(fù)荷與微源發(fā)電，做到供電穩(wěn)定與環(huán)保供電。要做到對(duì)每個(gè)微源實(shí)行科學(xué)管理就要對(duì)準(zhǔn)確描述每個(gè)微源的經(jīng)濟(jì)、出力和環(huán)境模型。此優(yōu)化問(wèn)題其實(shí)是分散、多變和存在許多約束條件的非線性組合優(yōu)化問(wèn)題，可以運(yùn)用智能優(yōu)化算法算出發(fā)電成本的最小值、用戶停電損失費(fèi)用和環(huán)境成本。

3 結(jié)語(yǔ)

本篇文章概述了需求側(cè)管理的基本內(nèi)容和微網(wǎng)的基本構(gòu)造，分析了考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，在分時(shí)電價(jià)的狀態(tài)下，建立微網(wǎng)的運(yùn)行模式，用來(lái)協(xié)調(diào)需求側(cè)負(fù)荷優(yōu)化管理和分布式電源管理?？紤]需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行可以降低能源的消耗、減少發(fā)電投資、保證電力的可持續(xù)發(fā)展，大大降低微網(wǎng)的總費(fèi)用，有助于提高微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 向月，劉俊勇，魏震波，等.可再生能源接入下新型可中斷負(fù)荷發(fā)展研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，2（5）：23-24.

[2] 黃宇淇，方賓義，孫錦楓.飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，6（9）：56-57.

[3] 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)，2010，3（11）： 36-37.

[4] 董軍，張婧，陳小良，等.考慮需求側(cè)響應(yīng)的短期阻塞管理模型與激勵(lì)機(jī)制研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，8（3）：45-46.endprint

摘 要：建立考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型。微網(wǎng)的電力負(fù)荷由三個(gè)部分組成：固定負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。而需求側(cè)管理的主要內(nèi)容和重要目標(biāo)都是可轉(zhuǎn)移負(fù)荷管理。微網(wǎng)中需求側(cè)負(fù)荷的優(yōu)化管理和分布式電源的協(xié)調(diào)運(yùn)作模式都是在分時(shí)電價(jià)的情況下建立的。根據(jù)函數(shù)線性化把其優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，運(yùn)用專業(yè)混合整數(shù)規(guī)劃軟件得出結(jié)論。得出結(jié)果證明，在考慮側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作比在沒(méi)有考慮的情況下總費(fèi)用降低了3.83%，得到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：需求側(cè)管理 微網(wǎng)經(jīng)濟(jì) 負(fù)荷管理 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（a）-0187-01

由于智能電網(wǎng)逐漸取代整個(gè)電力系統(tǒng)，目前人們更為關(guān)注的是新型的供電模式：微網(wǎng)。微網(wǎng)是由負(fù)荷和分布式電源兩部分組成，它在脫網(wǎng)或者并網(wǎng)中都可以運(yùn)行，都可以達(dá)到本地用戶熱能和電能的使用要求。當(dāng)前，分布式電源在控制技術(shù)方面和接入技術(shù)是全球?qū)ξ⒕W(wǎng)的主要研究，部分國(guó)家和地區(qū)為微網(wǎng)控制和分布式電源成立了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其以微網(wǎng)示范工程作為基礎(chǔ)。這也讓微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上得出一定的研究作用。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，使系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下優(yōu)化調(diào)度各分布式電源的出力得到滿足，盡量降低運(yùn)行的成本。經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)能量管理其中重要的一步，它的研究意義非常重大。

時(shí)至今日電力市場(chǎng)化在不斷完善和發(fā)展，電力系統(tǒng)的利益主體逐漸多樣化，讓人們重新認(rèn)識(shí)了需求側(cè)資源的管理。需求側(cè)管理運(yùn)用對(duì)用戶推行多種經(jīng)濟(jì)激勵(lì)、負(fù)荷管理等方法，把需求側(cè)的資源通過(guò)整合達(dá)到減少消耗、降低發(fā)電投資和提高電力的目的。文章根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的管理進(jìn)行對(duì)需求側(cè)管理的模型建造，在符合不同時(shí)段負(fù)荷接納能力下，把負(fù)荷從電價(jià)高時(shí)段轉(zhuǎn)移到電價(jià)低時(shí)段，用來(lái)降低總體運(yùn)行開支。

1 微網(wǎng)的基本構(gòu)造和需求側(cè)管理

1.1 微網(wǎng)基本構(gòu)造

微網(wǎng)分為三個(gè)部分：儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電機(jī)和微網(wǎng)負(fù)荷。分布式發(fā)電機(jī)包含有風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池、光伏和微型燃?xì)廨啓C(jī)。其中衛(wèi)星燃?xì)廨啓C(jī)與燃料電池是燃?xì)鈾C(jī)組，能夠控制機(jī)組的出力，屬于可控機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏是綠色環(huán)保的發(fā)電機(jī)，氣候環(huán)境對(duì)其影響非常大，波動(dòng)性和隨機(jī)性較大，為不可控機(jī)組。接入儲(chǔ)能設(shè)備是對(duì)接入可再生能源給微網(wǎng)的運(yùn)行狀況帶來(lái)的影響起到緩沖作用。

1.2 需求側(cè)管理的內(nèi)容

需求側(cè)管理（DSM）的理念是20世紀(jì)80年代美國(guó)的電力科學(xué)研究院提出的，讓電力需求不僅僅只由供應(yīng)方來(lái)滿足，也從中讓需求方合理使用能源與節(jié)約能源成為供應(yīng)側(cè)管理的新內(nèi)容。需求側(cè)管理是對(duì)用電用戶實(shí)行的管理。這種管理是國(guó)家運(yùn)用其職能通過(guò)政策來(lái)優(yōu)化高峰用電與低谷用電的方法。做到在相同用電功能下，降低電量消耗與電力需求以減少缺電壓力，減少供電成本與用電成本。讓供電方和用電方實(shí)現(xiàn)雙贏，都能從中得到益處，也能節(jié)約能源和達(dá)到環(huán)保的效果。負(fù)荷管理是通過(guò)可控負(fù)荷使用的調(diào)整從而滿足需求側(cè)管理需求的一種有效措施。需求側(cè)負(fù)荷有3個(gè)類型：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷和固定負(fù)荷，這三者當(dāng)中最小的負(fù)荷要求是固定負(fù)荷，可以按照以往數(shù)據(jù)來(lái)推算。可轉(zhuǎn)移負(fù)荷是指能夠在某個(gè)時(shí)段中轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷。隨機(jī)負(fù)荷沒(méi)辦法進(jìn)行推算，因?yàn)槠錇橛脩襞R時(shí)使用的負(fù)荷。

2 考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行

（1）在使分布式電源得到正常運(yùn)行和負(fù)荷側(cè)的消納約束的情況下，降低微網(wǎng)的總運(yùn)行費(fèi)用。在可再生能源機(jī)組中，因?yàn)樗抢米匀荒茉催M(jìn)行發(fā)電，其成本非常低，基本可以不計(jì)算成本費(fèi)用。燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)的總成本可以用機(jī)組發(fā)電的非線性函數(shù)來(lái)計(jì)算，它們的成本由燃料成本、啟動(dòng)成本以及維護(hù)成本組成。微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為

①

②

（T：運(yùn)行周期；?T：?jiǎn)挝粫r(shí)間間隔；N：可控機(jī)組的數(shù)量；：可控機(jī)組i在t時(shí)段時(shí)的功率上標(biāo)CG為可控機(jī)組；：可控機(jī)組i在t時(shí)段時(shí)的發(fā)電費(fèi)用；：可控機(jī)組i在t時(shí)段的啟動(dòng)費(fèi)用；：可控機(jī)組在t時(shí)段的啟動(dòng)狀態(tài)，數(shù)值為0時(shí)表示停機(jī)狀態(tài)，為1時(shí)表示開機(jī)狀態(tài)；：可控機(jī)組i每次啟動(dòng)的費(fèi)用；：微網(wǎng)在t時(shí)段的購(gòu)電量；：t時(shí)段的購(gòu)電價(jià)格；：從t時(shí)段轉(zhuǎn)向t時(shí)段的第i類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷量；：第i類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的單位補(bǔ)貼費(fèi)用；NTL：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的種類）公式①需要滿足負(fù)荷側(cè)約束、系統(tǒng)約束、儲(chǔ)能設(shè)備、分布式發(fā)電機(jī)組約束等約束條件。（2）系統(tǒng)約束是用來(lái)平衡系統(tǒng)能量的約束。（3）分布式發(fā)電機(jī)組約束。燃料電池與微型燃料氣輪有著相似的運(yùn)行特征，它們的體積都比較小，操作比較靈活，啟動(dòng)或者停止發(fā)電都很快速并且可以控制機(jī)組發(fā)電。最小技術(shù)輸出、最大輸出容量和爬坡速度是它們運(yùn)行過(guò)程中的主要障礙。（4）儲(chǔ)能設(shè)備約束。鉛酸蓄電池是當(dāng)前使用最頻繁的儲(chǔ)能設(shè)備。鉛酸蓄電池存儲(chǔ)容量限制非常大，而且為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命一般不能讓其過(guò)度放電，要控制放電時(shí)間，使蓄電池保留一定的能源。（5）負(fù)荷側(cè)約束。負(fù)荷側(cè)有三個(gè)特點(diǎn)：可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、固定負(fù)荷和隨機(jī)負(fù)荷，其中具有可調(diào)控特點(diǎn)的是可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。（6）微網(wǎng)對(duì)于廣大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是其中一個(gè)可控單元，它能夠在短暫時(shí)間內(nèi)滿足外部的電網(wǎng)需求，還能夠滿足用戶的特定需求，提高本地供電的穩(wěn)定性和減少線路耗損，穩(wěn)定本地電壓，提高能源利用率。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)具有不確定性的特點(diǎn)，其不確定性不利于微網(wǎng)的發(fā)展。微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的目的在于降低發(fā)電成本，平衡電負(fù)荷與微源發(fā)電，做到供電穩(wěn)定與環(huán)保供電。要做到對(duì)每個(gè)微源實(shí)行科學(xué)管理就要對(duì)準(zhǔn)確描述每個(gè)微源的經(jīng)濟(jì)、出力和環(huán)境模型。此優(yōu)化問(wèn)題其實(shí)是分散、多變和存在許多約束條件的非線性組合優(yōu)化問(wèn)題，可以運(yùn)用智能優(yōu)化算法算出發(fā)電成本的最小值、用戶停電損失費(fèi)用和環(huán)境成本。

3 結(jié)語(yǔ)

本篇文章概述了需求側(cè)管理的基本內(nèi)容和微網(wǎng)的基本構(gòu)造，分析了考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，在分時(shí)電價(jià)的狀態(tài)下，建立微網(wǎng)的運(yùn)行模式，用來(lái)協(xié)調(diào)需求側(cè)負(fù)荷優(yōu)化管理和分布式電源管理?？紤]需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行可以降低能源的消耗、減少發(fā)電投資、保證電力的可持續(xù)發(fā)展，大大降低微網(wǎng)的總費(fèi)用，有助于提高微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 向月，劉俊勇，魏震波，等.可再生能源接入下新型可中斷負(fù)荷發(fā)展研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，2（5）：23-24.

[2] 黃宇淇，方賓義，孫錦楓.飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，6（9）：56-57.

[3] 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)，2010，3（11）： 36-37.

[4] 董軍，張婧，陳小良，等.考慮需求側(cè)響應(yīng)的短期阻塞管理模型與激勵(lì)機(jī)制研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，8（3）：45-46.endprint