高 藝

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司 廈門(mén)供電公司，福建 廈門(mén) 361000）

面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率動(dòng)態(tài)優(yōu)化

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（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司 廈門(mén)供電公司，福建 廈門(mén) 361000）

為了達(dá)到供電高可靠性的目標(biāo)，需要對(duì)供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率進(jìn)行優(yōu)化。考慮到我國(guó)各大領(lǐng)域都開(kāi)始采用分布式電源，且其本身具有間歇性以及波動(dòng)性的特點(diǎn)，需要采用多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略?，F(xiàn)在有關(guān)此類課題已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國(guó)急需解決的問(wèn)題。文章詳細(xì)闡述了相關(guān)內(nèi)容。

供電能力；配電網(wǎng)儲(chǔ)能；功率動(dòng)態(tài)優(yōu)化

最近幾年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，有關(guān)分布式電源（Distributed Generation，DG）也逐漸被廣泛應(yīng)用，由于分布式電自身的特點(diǎn)導(dǎo)致有關(guān)配電網(wǎng)供電能力不可控性增高逐步走向復(fù)雜化，分布式電源自身的特點(diǎn)有很多，其中需要注意的是其間歇性以及波動(dòng)性。因此在動(dòng)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不進(jìn)行大量改動(dòng)的基礎(chǔ)上，科學(xué)攻克上述問(wèn)題、對(duì)供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率動(dòng)進(jìn)行態(tài)優(yōu)化就成了現(xiàn)在急需研究解決的課題。

1 動(dòng)態(tài)優(yōu)化供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率的意義

現(xiàn)在有關(guān)動(dòng)態(tài)優(yōu)化儲(chǔ)能電站功率的課題，專家們主要針對(duì)借助儲(chǔ)能功率平抑負(fù)荷波動(dòng)性進(jìn)這個(gè)方向進(jìn)行了深入的研究，同時(shí)提出了好幾個(gè)相應(yīng)的優(yōu)化方案。有的專家提出了選擇智能優(yōu)化算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法以及梯度類算法等等，不過(guò)這些核算算法相對(duì)比較復(fù)雜，也不能有效確保其能起到全局最佳效果。

也有的專家提出了采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法解決其相應(yīng)的負(fù)荷波動(dòng)性優(yōu)化問(wèn)題，這種方式考慮到了儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)因素以及剩余電量因素等，與之前提出的智能優(yōu)化算法相比較，其操作方式更簡(jiǎn)單清晰、同時(shí)將很多約束條件都進(jìn)行了充分的考慮，能夠獲得準(zhǔn)確的優(yōu)化效果，對(duì)供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率優(yōu)化起到了一定的借鑒意義。

動(dòng)態(tài)優(yōu)化供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率，有效解決電網(wǎng)頻繁停電情況，也已經(jīng)成為相關(guān)部門(mén)提供優(yōu)質(zhì)用電服務(wù)中急需解決的問(wèn)題。需要注意的是，目前我國(guó)人民以及各行各業(yè)對(duì)有關(guān)部門(mén)的供電能力以及服務(wù)水平的要求逐漸增高。但是在實(shí)際生活中，常常會(huì)遇到局部停電的情況，從而導(dǎo)致居民用戶以及用電企業(yè)的正常工作與生活受到嚴(yán)重的影響。根據(jù)我國(guó)相關(guān)的電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)表明，客戶用電投訴中有20%的原因是遭到了頻繁停電情況，其已經(jīng)成了投訴重災(zāi)區(qū)。

2 面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率多級(jí)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化

若要對(duì)供電能力增加儲(chǔ)能功率進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，其需要具備多目標(biāo)性，有關(guān)約束方程內(nèi)要包括上個(gè)時(shí)間段留下來(lái)的剩余電量，所以需要選擇多級(jí)多目標(biāo)的策略來(lái)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。2.1 供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率多級(jí)多目標(biāo)問(wèn)題處理

多級(jí)多目標(biāo)策略可以將各個(gè)各優(yōu)化目標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)重要性進(jìn)行區(qū)分。其主要思想是在可行領(lǐng)域中滿足第1優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)函數(shù)，之后在這個(gè)第1優(yōu)先級(jí)獲得最佳解集的情況下，科學(xué)剖析第2優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)函數(shù)，依次進(jìn)行一直到達(dá)最后一級(jí)。

假設(shè)儲(chǔ)能功率目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的命題如式（1）。

在對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行求解的時(shí)候，首選需要根據(jù)子目標(biāo)函數(shù)的關(guān)鍵性與重要程度來(lái)進(jìn)行排隊(duì)，可以先假設(shè)其次序依次為f（1），f（2），…，f（m）。之后依據(jù)對(duì)各目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化要求獲得對(duì)應(yīng)的優(yōu)化值范圍，如此就可以把原來(lái)的復(fù)雜問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一種求解范圍條件的極值問(wèn)題。

2.2 供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率儲(chǔ)能功率多級(jí)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略

考慮到分布式電源的負(fù)荷功率以及功率輸出的特點(diǎn)（即間歇性以及波動(dòng)性），以及儲(chǔ)能電站電量約束條件一般包含上一時(shí)間階段，所以需要采用多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略，其具體的優(yōu)化策略如圖1所示。

圖1 考慮供電能力的儲(chǔ)能功率多級(jí)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略

（1）目標(biāo)層1：供電功率低限率優(yōu)化。為了達(dá)到供電高可靠性的目標(biāo)，需要先對(duì)小于低限供電功率的運(yùn)行時(shí)間段進(jìn)行優(yōu)化，滿足基本的前提與約束條件的基礎(chǔ)上，以式（2）來(lái)對(duì)低限功率時(shí)間段i的儲(chǔ)能放電功率范圍進(jìn)行計(jì)算。

在上式式2中：μ（Ni）代表著供電裕度區(qū)間；S（WTij），S（Dij）和S（PVij）則分別代表著i時(shí)刻 j 點(diǎn)的風(fēng)力、大電網(wǎng)、以及光伏供電功率。

（2）目標(biāo)層 2：供電功率越限率優(yōu)化。相互比較分析各個(gè)優(yōu)化時(shí)間點(diǎn)的最大供電功率、電站儲(chǔ)能剩余的電量以及電安全裕度區(qū)間，同時(shí)對(duì)其儲(chǔ)能電站的充電與放電狀態(tài)進(jìn)行剖析，儲(chǔ)能電站的充電與放電策略具體如下表 表1所示。

表1 儲(chǔ)能電站充放電策略

由表1可知，目標(biāo)供電裕度的下限以及上限分別由K1，K2來(lái)表示，儲(chǔ)能電站電量的下限以及上限分別由Q1，Q2來(lái)表示，而O，I以及K則分別表示放電、充電以及保持。根據(jù)相關(guān)的函數(shù)計(jì)算，能夠有效確定各個(gè)優(yōu)化時(shí)間點(diǎn)的充電功率區(qū)間與放電功率區(qū)間，從而為功率優(yōu)化做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

（3）目標(biāo)層3：供電波動(dòng)性優(yōu)化。以上述公式為目標(biāo)函數(shù)，考慮相關(guān)的供電波動(dòng)性，對(duì)其充放電功率區(qū)間作進(jìn)一步優(yōu)化。

（4）儲(chǔ)能功率動(dòng)態(tài)優(yōu)化。對(duì)當(dāng)下儲(chǔ)能的荷電量SOC進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合下一時(shí)間段的輸出功率區(qū)間，來(lái)確認(rèn)一下有沒(méi)有滿足SOC相關(guān)的約束條件，深度優(yōu)化i時(shí)間段的SOC電量，結(jié)合i+1時(shí)間段（即i時(shí)刻下一時(shí)間段）的儲(chǔ)能充放電功率，綜合分析科學(xué)計(jì)算確定i時(shí)間段的儲(chǔ)能放電功率。

2.3 利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率降低頻繁停電概率

可以借助大數(shù)據(jù)分析來(lái)有效控制頻繁停電的現(xiàn)象，優(yōu)化配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率。經(jīng)過(guò)建立相應(yīng)的設(shè)備狀況信息數(shù)據(jù)庫(kù)，把有關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，使用矩陣分析法對(duì)這些設(shè)備狀況進(jìn)行預(yù)評(píng)估，然后根據(jù)獲得的預(yù)評(píng)估數(shù)據(jù)針對(duì)性地進(jìn)行修理、巡視以及替換等操作，從而有效減少有關(guān)設(shè)備發(fā)生故障的情況，降低頻繁停電的概率。需要錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)備信息有很多，主要包括以下幾種：設(shè)備生產(chǎn)年份、生產(chǎn)廠家、檢修信息、故障率、投運(yùn)年限以及平均運(yùn)行壽命等等。

3 結(jié)語(yǔ)

本篇文章針對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率的相關(guān)內(nèi)容為大家作了詳細(xì)的講解，如其多級(jí)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化的目標(biāo)問(wèn)題處理、目標(biāo)重要性排序、最優(yōu)方案分析等等，其動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略主要是以下四大優(yōu)化方向：供電功率低限率優(yōu)化、儲(chǔ)能功率動(dòng)態(tài)優(yōu)化、供電功率低限率優(yōu)化以及供電波動(dòng)性優(yōu)化。其具有更簡(jiǎn)單清晰操作方式，也考慮了各種約束條件從而能夠有效獲得準(zhǔn)確的優(yōu)化效果，具有重要的借鑒意義。

[1]劉一兵，吳文傳，張伯明，等. 基于混合整數(shù)二階錐規(guī)劃的主動(dòng)配電網(wǎng)有功—無(wú)功協(xié)調(diào)多時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014（16）：2575-2583.

Dynamic optimization of energy storage power for distribution network with power supply capability

Gao Yi
（State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd., Xiamen Power Supply Company, Xiamen 361000, China）

In order to achieve the goal of high reliability, the need for storage of power distribution network to enhance the ability of power optimization. Considering China’s major areas are beginning to use distributed power, and has its own characteristics of intermittent and volatility, need to adopt the multi-objective dynamic optimization strategy. The topic has become China's the urgent problem of the present stage now. The paper expounds the related content.

power supply capacity; power distribution network energy storage; power dynamic optimization

高藝（1985— ），女，福建龍海，本科，工程師；研究方向：配網(wǎng)供電能力。