崔明勇， 王楚通， 陳鈺婷， 王玉翠， 陳 辰

(1. 燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院， 河北 秦皇島 066004; 2. 中石油管道公司大慶(加格達(dá)奇)輸油氣分公司， 黑龍江 大慶 163458)

低碳環(huán)境下微電網(wǎng)供需聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度

崔明勇1， 王楚通1， 陳鈺婷2， 王玉翠1， 陳 辰1

(1. 燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院， 河北 秦皇島 066004; 2. 中石油管道公司大慶(加格達(dá)奇)輸油氣分公司， 黑龍江 大慶 163458)

全球多國積極發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，大力開發(fā)清潔能源。電力市場化改革的積極推進(jìn)和用戶用電個(gè)性化的提高，使得電源側(cè)機(jī)組調(diào)度和需求側(cè)用電管理結(jié)合的供需互動(dòng)理念逐漸成為重要的研究課題。本文建立了以總運(yùn)行成本最小為目標(biāo)的微電網(wǎng)供需聯(lián)合調(diào)度模型。該模型對電源側(cè)考慮微源發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性進(jìn)行互補(bǔ)發(fā)電調(diào)度，對需求側(cè)負(fù)荷調(diào)度時(shí)考慮階梯式補(bǔ)償價(jià)格，并在微電網(wǎng)供需聯(lián)合調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)中引入環(huán)保性參數(shù)，最后仿真驗(yàn)證模型的有效性，并分析了不同補(bǔ)償價(jià)格對削減類負(fù)荷調(diào)度結(jié)果的影響。

微電網(wǎng)； 階梯補(bǔ)償價(jià)格； 柔性負(fù)荷調(diào)度； 供需聯(lián)合調(diào)度； 碳排放機(jī)制

1 引言

在化石能源日趨枯竭與全球氣候變暖的大背景下，傳統(tǒng)電力工業(yè)主要消耗煤炭、石油、天然氣等非可再生能源的情況亟待改變，高效利用能源、開發(fā)清潔能源、深度發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)面臨迫切需求。

隨著對微電網(wǎng)技術(shù)與分布式發(fā)電技術(shù)的深入研究，可再生能源得到更充分的推廣與使用。在微電網(wǎng)調(diào)度理論研究方面，主要考慮以發(fā)電成本、環(huán)保效益、旋轉(zhuǎn)備用成本等成本最小為目標(biāo)函數(shù)，并考慮功率平衡、微源出力、污染物排放、機(jī)組啟停、聯(lián)絡(luò)線功率等約束條件。文獻(xiàn)[1]建立微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度數(shù)學(xué)模型，綜合考慮運(yùn)行成本和碳排放量，采用理想點(diǎn)法處理多目標(biāo)優(yōu)化問題。文獻(xiàn)[2]針對典型綜合能源微網(wǎng)建立了優(yōu)化調(diào)度模型。文獻(xiàn)[3]針對發(fā)電成本最小的優(yōu)化目標(biāo)考慮了污染氣體排放約束與機(jī)組啟停次數(shù)約束。

日前交易模式的引用將用戶側(cè)分布式發(fā)電充分納入到電力市場交易中，增加對分布式發(fā)電出力的消納，激勵(lì)分布式發(fā)電的市場拓展和優(yōu)勢體現(xiàn)。同時(shí)，需求響應(yīng)措施充分利用了供需互動(dòng)特性，依靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息引導(dǎo)用戶科學(xué)、合理用電，優(yōu)化電能資源配置，為進(jìn)一步消納可再生能源，利用需求響應(yīng)資源和優(yōu)化調(diào)度適應(yīng)波動(dòng)性提供技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上極佳的方案[4,5]。

因此，將需求側(cè)響應(yīng)引入微電網(wǎng)進(jìn)行雙側(cè)能量管理的經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究日漸增多。文獻(xiàn)[6]以含可再生能源的海熱微電網(wǎng)為研究對象，提出了以海水淡化負(fù)荷作為可控負(fù)荷對系統(tǒng)內(nèi)功率平衡進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)作用。文獻(xiàn)[7]將需求側(cè)響應(yīng)的直接負(fù)荷控制作為主動(dòng)參與系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)劃的電源，構(gòu)建了微電網(wǎng)綜合資源規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[8]在并網(wǎng)型光-儲互補(bǔ)微電網(wǎng)中引入需求響應(yīng)模型，分析了需求側(cè)響應(yīng)對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和儲能配置的影響。文獻(xiàn)[9]按照負(fù)荷用電特點(diǎn)和用戶要求，將需求側(cè)資源細(xì)分為三類并分別建立了負(fù)荷模型應(yīng)用于微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中。文獻(xiàn)[10]通過需求響應(yīng)將需求側(cè)資源作為供應(yīng)側(cè)電能的可替代資源加以利用，建立含風(fēng)電電力系統(tǒng)的供需側(cè)聯(lián)合調(diào)度模型。文獻(xiàn)[11]在低碳背景下的電網(wǎng)規(guī)劃中引入了需求側(cè)管理模型，分析了需求側(cè)管理和低碳化發(fā)展對電網(wǎng)規(guī)劃的影響。

文獻(xiàn)[6-10]均不同程度地考慮了需求側(cè)響應(yīng)或需求側(cè)管理在電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行中的應(yīng)用，并就其應(yīng)用效果及影響做出了分析闡述，但并未將供需聯(lián)合優(yōu)化與低碳環(huán)保的目標(biāo)結(jié)合應(yīng)用于微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中，且對需求響應(yīng)操作給予的補(bǔ)償價(jià)格的作用及影響并未加以分析。

本文提出一種階梯補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢㈦A梯價(jià)格機(jī)制引入柔性負(fù)荷調(diào)度中，并結(jié)合電源側(cè)調(diào)度建立了一種微電網(wǎng)供需聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型。通過仿真驗(yàn)證了模型的有效性，最后分析了不同補(bǔ)償價(jià)格對削減類負(fù)荷調(diào)度結(jié)果的影響，給出了合理的取值區(qū)間。

2 階梯補(bǔ)償價(jià)格的柔性負(fù)荷調(diào)度模型

柔性負(fù)荷具有對電價(jià)信息敏感和用電靈活的特點(diǎn)，可在需求側(cè)中參與電網(wǎng)運(yùn)行控制。

本文根據(jù)其不同調(diào)整方式將柔性負(fù)荷細(xì)分為可平移負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、可削減負(fù)荷三類。其中可平移負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷屬于轉(zhuǎn)移類負(fù)荷，可削減負(fù)荷屬于削減類負(fù)荷，其具體特點(diǎn)如下[12,13]：

(1)可轉(zhuǎn)移負(fù)荷?？傆秒娏坎蛔儯鲿r(shí)段用電量可靈活調(diào)節(jié)，如電動(dòng)汽車、儲能等。

(2)可平移負(fù)荷。只可對其進(jìn)行整體平移，如工業(yè)用戶、洗衣機(jī)等。

(3)可削減負(fù)荷?？筛鶕?jù)需要對其進(jìn)行部分或者全部削減，如裝飾照明、家庭娛樂設(shè)備等。

2.1 階梯補(bǔ)償價(jià)格模型

階梯價(jià)格機(jī)制是一種用于購電的二元非線性價(jià)格形式，是指將用戶購電量設(shè)置為若干個(gè)階梯，分檔累計(jì)遞增定價(jià)和結(jié)算電費(fèi)的電價(jià)制度，如圖1所示。負(fù)荷調(diào)整量是指調(diào)度時(shí)平移、轉(zhuǎn)移、削減的負(fù)荷量，單位用戶總負(fù)荷調(diào)整量指單位用戶的所有負(fù)荷調(diào)整量之和。

圖1 階梯補(bǔ)償價(jià)格-單位用戶總負(fù)荷調(diào)整量關(guān)系曲線Fig.1 Relationship curve between ladder compensation price and total load adjustment per unit user

利用階梯價(jià)格機(jī)制的這一特性，本文提出對微電網(wǎng)參與負(fù)荷調(diào)度的柔性負(fù)荷給予階梯補(bǔ)償價(jià)格，即將用戶一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)總負(fù)荷調(diào)整量設(shè)置為若干個(gè)階梯分段定價(jià)計(jì)算費(fèi)用，以期達(dá)到細(xì)分需求側(cè)資源的差別定價(jià)、增加積極參與互動(dòng)積極性的效果。階梯補(bǔ)償公式如式(1)所示，由式(1)可得出補(bǔ)償成本-調(diào)整負(fù)荷量關(guān)系，如圖2所示。

(1)

式中，fLD為補(bǔ)償成本與某用戶一個(gè)調(diào)度周期負(fù)荷總調(diào)整量的函數(shù)關(guān)系；PLD,i為參與負(fù)荷調(diào)度用戶i一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的總負(fù)荷調(diào)整量；P1、P2分別為第一、二階梯結(jié)束功率；p1、p2、p3分別為第一、二、三階梯補(bǔ)償價(jià)格。

圖2 補(bǔ)償成本-單位用戶總負(fù)荷調(diào)整量關(guān)系曲線Fig.2 Relationship curve between compensation cost and total load adjustment per unit user

2.2 可平移負(fù)荷調(diào)度模型

可平移負(fù)荷具有削峰填谷特性，需重點(diǎn)關(guān)注其用電連續(xù)性和時(shí)序性的約束，進(jìn)行整體平移。

設(shè)單位調(diào)度時(shí)段為1h，對于某可平移負(fù)荷shifti，調(diào)度前次日用電功率分布行向量為：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

2.3 可轉(zhuǎn)移負(fù)荷調(diào)度模型

可轉(zhuǎn)移負(fù)荷與可平移負(fù)荷削峰填谷特性相似，且調(diào)度靈活性更高。應(yīng)對其轉(zhuǎn)移功率范圍、轉(zhuǎn)移時(shí)段區(qū)間、負(fù)荷最小連續(xù)運(yùn)行時(shí)間及轉(zhuǎn)移總負(fù)荷不變進(jìn)行限制。

(7)

(8)

transi調(diào)度模型約束條件如下：

(1)可轉(zhuǎn)移區(qū)間約束

(9)

(2)負(fù)荷功率范圍約束

(10)

(3)最小持續(xù)時(shí)間約束

(11)

(4)負(fù)荷所需電能不變約束

(12)

2.4 可削減負(fù)荷調(diào)度模型

可削減負(fù)荷主要作用于尖峰負(fù)荷時(shí)段，削減調(diào)度中考慮削減持續(xù)時(shí)限和削減次數(shù)。

(13)

式中，yi,t為t時(shí)段cuti的削減系數(shù)，0≤yi,t≤1。

(14)

(15)

cuti調(diào)度模型約束條件包括最大、最小連續(xù)削減時(shí)間約束及削減次數(shù)約束，公式同文獻(xiàn)[14]中式(13)～式(20)。

3 微電網(wǎng)供需聯(lián)合調(diào)度模型

微電網(wǎng)供需聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)是在優(yōu)先使用風(fēng)光出力的基礎(chǔ)上，合理調(diào)度用戶側(cè)參與互動(dòng)的柔性負(fù)荷、儲能充/放電功率、與配電網(wǎng)(Distribution Network, DN)的購/售電功率，取得最小的微電網(wǎng)總運(yùn)行成本。同時(shí)低碳背景下，二氧化碳釋放量問題不可忽視，對發(fā)電釋放的二氧化碳收取治污費(fèi)用，有助于鼓勵(lì)分布式電源(Distributed Generator, DG)，尤其是可再生能源機(jī)組發(fā)電和增加對其發(fā)電量的消納。

綜上所述，目標(biāo)函數(shù)微電網(wǎng)總運(yùn)行成本包括調(diào)度需求側(cè)柔性負(fù)荷的補(bǔ)償成本CLD、分布式電源運(yùn)行成本CDG、與配電網(wǎng)的交互成本CDN以及治污成本CE之和，公式如下：

minC=min(CLD+CDG+CDN+CE)

(16)

CLD包括給予柔性負(fù)荷中標(biāo)用戶的補(bǔ)償成本，如式(17)所示。本文中負(fù)荷除第2節(jié)介紹的柔性負(fù)荷外還包括重要負(fù)荷，該類負(fù)荷不可調(diào)度。

(17)

式中，Nshift、Ntrans、Ncut分別為三類柔性負(fù)荷用戶數(shù)量。各成本公式分別如式(5)、式(7)、式(14)所示。

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(26)

(27)

(28)

微電網(wǎng)供需聯(lián)合調(diào)度模型約束條件如下：

(1)功率平衡約束

(29)

(2)售電約束

本文旨在盡量減少負(fù)荷調(diào)整的前提下增加新能源出力的就地消納，因此要求售電時(shí)段不可出現(xiàn)購電、燃料電池出力、蓄電池放電、削減或轉(zhuǎn)出負(fù)荷的情況。

(30)

(31)

式中，PFC,t為t時(shí)段燃料電池發(fā)出功率；PSB,t為t時(shí)段儲能系統(tǒng)功率。

(3)機(jī)組輸出功率上、下限約束

(32)

(4)儲能約束

SOCmin≤SOC≤SOCmax

(33)

SOC0=SOCend

(34)

Pb,min≤Pb≤Pb,max

(35)

式中，SOCmax、SOCmin分別為蓄電池荷電狀態(tài)上、下限，本文取30%～100%；SOC0、SOCend分別為單個(gè)調(diào)度周期內(nèi)蓄電池的起始容量與終止容量；Pb,max、Pb,min分別為單位時(shí)間內(nèi)蓄電池充放電功率上、下限。

蓄電池的充放電效率是指充放電時(shí)，在某功率下轉(zhuǎn)換為蓄電池容量的能力大小。當(dāng)儲能電池容量足夠時(shí)，充放電功率不受充放電效率的影響，可以達(dá)到調(diào)度要求。

4 算例分析

4.1 算例數(shù)據(jù)

本文微電網(wǎng)調(diào)度以次日全天為調(diào)度周期，分為24個(gè)時(shí)段。選取分布式電源為光伏電池(Photovoltaic Cell, PV)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Wind Turbine, WT)、燃料電池(Fuel Cell, FC)和蓄電池儲能設(shè)備(Storage Battery, SB)。供需聯(lián)合調(diào)度模型以風(fēng)光資源充沛為場景，圖3為微電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測曲線、WT機(jī)組和PV機(jī)組出力的預(yù)測值。

圖3 負(fù)荷預(yù)測曲線與WT、PV輸出功率預(yù)測值Fig.3 Load prediction curve and prediction value of WT and PV output power

PV、WT可再生能源機(jī)組發(fā)電成本較小，只計(jì)運(yùn)行維護(hù)成本。表1、表2分別為微電網(wǎng)各分布式電源參數(shù)及電力市場實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)。本文富余電量售電價(jià)格取該時(shí)段電力市場價(jià)格的50%；天然氣單價(jià)取0.2元/(kW·h)，天然氣低熱值為9.7(kW·h)/m3；蓄電池額定容量為40kW·h，初始和結(jié)束剩余電量為20kW·h，充放電效率為1。

表1 微電網(wǎng)各電源參數(shù)Tab.1 Parameters of power source in microgrid

表2 各時(shí)段電價(jià)Tab.2 Hourly prices of power exchange

圖4 參與互動(dòng)各柔性負(fù)荷的分布Fig.4 Original distribution of interactive flexible loads

shiftitDi/ht*itsh-i～tsh+i1220∶008∶00～24∶002318∶006∶00～23∶00

表4 用戶可轉(zhuǎn)移負(fù)荷參數(shù)Tab.4 User data of transferable load

表5 用戶可削減負(fù)荷參數(shù)Tab.5 User data of curtailable load

表6 階梯補(bǔ)償價(jià)格參數(shù)Tab.6 Data of ladder compensation price

4.2 結(jié)果分析

為更全面體現(xiàn)微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行下應(yīng)用所建模型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的有效性，設(shè)模式1與模式2兩種并網(wǎng)下調(diào)度方案：①模式1，考慮分布式電源發(fā)電、柔性負(fù)荷調(diào)度、與配電網(wǎng)電能交換；②模式2，考慮分布式電源發(fā)電和與配電網(wǎng)電能交換。

4.2.1 仿真結(jié)果分析

由于模式2中無柔性負(fù)荷調(diào)度，則整體負(fù)荷曲線不變，模式1優(yōu)化調(diào)度后負(fù)荷情況與可再生能源機(jī)組出力曲線如圖5所示，模式1柔性負(fù)荷調(diào)度結(jié)果如表7所示。表7與圖4、圖5對比可知，模式1將晚高峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移至午間風(fēng)光資源充沛時(shí)段，充分利用風(fēng)光資源，減少了微電網(wǎng)的購電成本。在負(fù)荷調(diào)度方面，總調(diào)整負(fù)荷量占柔性負(fù)荷總量的37.4%，其中可平移負(fù)荷全部參與調(diào)度，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷調(diào)度率為24.6%，可削減負(fù)荷調(diào)度率達(dá)到28.6%。

圖5 模式1優(yōu)化調(diào)度后負(fù)荷分布與可再生能源機(jī)組出力Fig.5 Distribution of flexible loads after scheduling in mode 1 and output of renewable energy unit

負(fù)荷分類柔性負(fù)荷總量/(kW·h)負(fù)荷調(diào)整量/(kW·h)負(fù)荷分類柔性負(fù)荷總量/(kW·h)負(fù)荷調(diào)整量/(kW·h)cut153.93.2cut629.522.6cut234.50trans114.53cut353.80trans215.94.55cut447.428.2shift115.515.5cut515.913.2shift223.623.6

并網(wǎng)運(yùn)行下兩種模式的SB充放電量與FC出力對比情況如圖6所示，其中負(fù)值為充電量，正值為放電量。兩種模式中與配電網(wǎng)的交換功率對比曲線如圖7所示，其中負(fù)值為售電量，正值為購電量。由圖6和圖7可知，模式2中FC出力和SB充放電量明顯較模式1中多；模式1中購、售電量少，主要由于在風(fēng)光機(jī)組出力較充足時(shí)段將富余電能出售，增加了就地消納。綜上所述，模式1更有利于就地消納可再生機(jī)組出力，這不僅能夠降低購電成本，還可減少電力傳輸過程中的電力損耗。

圖6 并網(wǎng)運(yùn)行下SB充放電量與FC輸出功率對比曲線Fig.6 Comparison of SB charging and discharging power and FC output power under grid connection

圖7 與DN交換功率對比曲線Fig.7 Comparison of power exchange between DN and microgrid

表8為兩種模式下目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)結(jié)果及其中的成本參數(shù)，通過該表進(jìn)行整體的對比分析。由表8可知，在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益及可再生能源就地消納方面，模式1均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

表8 兩種模式下成本及參數(shù)比較Tab.8 Comparison of costs and parameters in two modes

綜上所述，模式1通過柔性負(fù)荷調(diào)度對負(fù)荷曲線進(jìn)行削峰填谷調(diào)整，充分利用白天充足的風(fēng)光資源，并結(jié)合配電網(wǎng)低谷電價(jià)購電與峰時(shí)電價(jià)售電的優(yōu)勢，同時(shí)由兼具發(fā)電經(jīng)濟(jì)性、清潔性的FC機(jī)組和SB儲能設(shè)備互補(bǔ)調(diào)度以滿足缺額電能，使得微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益同時(shí)得以提升。因此，模式1為微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行下最優(yōu)運(yùn)行模式。

4.2.2 不同階梯補(bǔ)償價(jià)格對優(yōu)化結(jié)果的影響

表9 不同階梯補(bǔ)償價(jià)格參數(shù)Tab.9 Different ladder compensation price parameters (單位：元/(kW·h))

表10 不同階梯補(bǔ)償價(jià)格對優(yōu)化結(jié)果的影響Tab.10 Influence of different ladder compensation price on optimization results

設(shè)補(bǔ)償成本CLD與總負(fù)荷調(diào)整量PLD的比值為用戶整體滿意度指標(biāo)k，其表達(dá)式為：

(36)

由表10中數(shù)據(jù)與式(36)得到不同階梯補(bǔ)償價(jià)格對用戶整體滿意度的影響，結(jié)果如表11所示。由表11可知，在一定范圍內(nèi)用戶整體滿意度隨補(bǔ)償價(jià)格的增加而上升，但過高的補(bǔ)償價(jià)格對微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的總運(yùn)行成本及碳排放量影響較大。

表11 不同階梯補(bǔ)償價(jià)格對用戶整體滿意度的影響Tab.11 Influence of different ladder compensation price on users satisfaction

綜上所述，補(bǔ)償價(jià)格的選擇對優(yōu)化結(jié)果的影響尤為重要。當(dāng)補(bǔ)償價(jià)格整體偏低時(shí)，影響整體參與響應(yīng)用戶的積極性，降低用戶滿意度；當(dāng)補(bǔ)償價(jià)格整體偏高時(shí)，影響負(fù)荷調(diào)度結(jié)果與系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；當(dāng)補(bǔ)償價(jià)格選擇過高時(shí)，不僅影響經(jīng)濟(jì)性，還極大影響負(fù)荷調(diào)度結(jié)果。因此，考慮到微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行對經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的要求，兼顧用戶整體滿意度，應(yīng)選取0.04～0.35元/(kW·h)區(qū)間的平均補(bǔ)償價(jià)格數(shù)據(jù)。顯然本文應(yīng)用的第2組補(bǔ)償價(jià)格數(shù)據(jù)為6組中最優(yōu)。

5 結(jié)論

(1)本文考慮柔性負(fù)荷特點(diǎn)、用戶要求和階梯式補(bǔ)償價(jià)格，構(gòu)建了微電網(wǎng)需求側(cè)柔性負(fù)荷調(diào)度模型，包括階梯補(bǔ)償價(jià)格模型和三類柔性負(fù)荷模型。本文所提階梯補(bǔ)償價(jià)格模型將單位用戶參與互動(dòng)的柔性負(fù)荷調(diào)整量實(shí)行階梯價(jià)格補(bǔ)償，既能合理反映補(bǔ)償成本，又能激勵(lì)用戶積極參與需求響應(yīng)。柔性負(fù)荷調(diào)度模型考慮了負(fù)荷用電特性及用戶調(diào)整要求，實(shí)際操作性好。

(2)本文建立了微電網(wǎng)供需聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)模型，在并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下驗(yàn)證了削減類負(fù)荷的削峰作用和轉(zhuǎn)移類負(fù)荷的移峰填谷效果，兩者相互配合可充分消納新能源出力。通過整合電源側(cè)互補(bǔ)發(fā)電機(jī)組調(diào)度與需求側(cè)柔性負(fù)荷調(diào)度，進(jìn)一步增加了對可再生能源出力的就地消納，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性整體提升的預(yù)期效果。階梯補(bǔ)償價(jià)格的使用增加了積極參與需求響應(yīng)用戶的補(bǔ)償成本，但補(bǔ)償價(jià)格的選擇對優(yōu)化結(jié)果的影響尤為重要，影響著負(fù)荷調(diào)度結(jié)果和系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

(3)本文研究對象是并網(wǎng)狀態(tài)下的微電網(wǎng)供需聯(lián)合調(diào)度，下一步應(yīng)該考慮微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的柔性負(fù)荷調(diào)度，研究二者調(diào)度結(jié)果的不同，以及對可再生能源消納的效果。

[1] 毛曉明，劉文勝，陳深，等(Mao Xiaoming, Liu Wensheng, Chen Shen, et al.)．微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度模型與方法初探(Study on microgrid economic low-carbon scheduling)[J].電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy)，2014，33(8)：55-60.

[2] 肖浩，裴瑋，孔力，等(Xiao Hao, Pei Wei, Kong Li, et al.).綜合能源微網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度方法研究(Research on optimal operation method of integrated energy microgrid system)[J].電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy)，2016，35(12)：1-11.

[3] 楊佩佩，艾欣，崔明勇，等(Yang Peipei, Ai Xin, Cui Mingyong, et al.)．基于粒子群優(yōu)化算法的含多種供能系統(tǒng)的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析(Particle swarm optimization based economic operation analysis of microgrid containing multi energy supply system)[J]．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2009，33(20)：38-42．

[4] 嚴(yán)干貴，劉嘉，崔楊，等(Yan Gangui, Liu Jia, Cui Yang, et al.).利用儲能提高風(fēng)電調(diào)度入網(wǎng)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)(Economic evaluation of improving the wind power scheduling scale by energy storage system)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)(Proceedings of the CSEE)，2013，33(22)：45-52.

[5] Albadi M H, El-Saadany E F. A summary of demand response in electricity markets[J]. Electric Power Systems Research, 2008, 78(11): 1989-1996.

[6] 陳健，王成山，趙波，等(Chen Jian, Wang Chengshan, Zhao Bo, et al.).考慮不同控制策略的獨(dú)立型微電網(wǎng)優(yōu)化配置(Optimal sizing for stand-alone microgrid considering different control strategies)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化(Automation of Electric Power Systems)，2013，37(11)：1-6.

[7] 朱蘭，嚴(yán)正，楊秀，等(Zhu Lan, Yan Zheng, Yang Xiu, et al.).計(jì)及需求側(cè)響應(yīng)的微網(wǎng)綜合資源規(guī)劃方法(Integrated resources planning in microgrid based on modeling demand response)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)(Proceedings of the CSEE)，2014，34(16)：2621-2628.

[8] 趙波，包侃侃，徐志成，等(Zhao Bo，Bao Kankan，Xu Zhicheng，et al.)．考慮需求側(cè)響應(yīng)的光儲并網(wǎng)型微電網(wǎng)優(yōu)化配置(Optimal sizing for grid-connected PV-and-storage microgrid considering demand response)[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)(Proceedings of the CSEE)，2015，35(21)：5465-5474．

[9] 孫川，汪隆君，許海林(Sun Chuan，Wang Longjun，Xu Hailin)．用戶互動(dòng)負(fù)荷模型及其微電網(wǎng)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度的應(yīng)用(An interaction load model and its application in microgrid day-ahead economic scheduling)[J]．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2016，40(7)：2009-2016．

[10] 楊麗君，李健強(qiáng)，李學(xué)平，等(Yang Lijun, Li Jianqiang, Li Xueping, et al.).考慮需求響應(yīng)的含風(fēng)電電力系統(tǒng)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度(Day-ahead dispatching for wind power integrated system considering demand response)[J].電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy)，2015，34(11)：29-36．

[11] 程耀華,張寧,康重慶,等(Cheng Yaohua, Zhang Ning, Kang Chongqing,et al.).考慮需求側(cè)管理的低碳電網(wǎng)規(guī)劃(Low carbon transmission expansion planning considering demand side management)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化(Automation of Electric Power Systems)，2016, 40(23): 61-69.

[12] 楊楠，王波，劉滌塵，等(Yang Nan，Wang Bo，Liu Dichen，et al.).考慮柔性負(fù)荷調(diào)峰的大規(guī)模風(fēng)電隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度方法(Large-scale wind power stochastic optimation scheduling method considering flexible load peaking) [J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)(Transactions of China Electrotechnical Society)，2013，28(11)：231-238．

[13] 王珂，姚建國，姚良忠，等(Wang Ke, Yao Jianguo, Yao Liangzhong, et al.).電力柔性負(fù)荷調(diào)度研究綜述(Survey of research on flexible loads scheduling technologies)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化(Automation of Electric Power Systems)，2014，38(20)：127-135.

[14] 孫川，汪隆君，許海林(Sun Chuan, Wang Longjun, Xu Hailin).用戶互動(dòng)負(fù)荷模型及其微電網(wǎng)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度的應(yīng)用(An interaction load model and its application in microgrid day-ahead economic scheduling)[J].電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2016，40(7)：2009-2016.

Studyonintegratedsupply-demandoptimalschedulingofmicrogridunderlow-carbonenvironment

CUI Ming-yong1, WANG Chu-tong1, CHEN Yu-ting2, WANG Yu-cui1, CHEN Chen1

(1. School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China；2. Petro China Pipeline Company Daqing (Jiagedaqi) Oil & Gas Transportation Sub-company, Daqing 163458, China)

Many countries of the world are actively developing low-carbon economy and vigorously developing the clean energy. Meanwhile, the electricity market reform is actively promoted, and number of personalized user is increased. Thus, the concept of supply and demand interaction, which is based on power unit scheduling and DSM, has gradually become an important research topic. In this paper, a joint scheduling model for supply and demand of microgrid is established with the objective of minimizing the total operating cost. For the power supply side, the model considers the economic and environmental performance of micro sources generation for complementary dispatching. For the demand side load scheduling, the ladder compensation price is introduced. In addition, the environmental parameters are introduced into the economic objective function of supply and demand scheduling of microgrid. At last, the validity of the model is verified by the two running states of the grid and the isolated network, and the influence of different compensation price on the reduction of the load scheduling results is analyzed.

microgrid; ladder compensation price; flexible load scheduling; integrated supply and demand optimization; carbon emission mechanism

2017-06-16

河北省高等學(xué)校自然科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目(QN20131041)、 燕山大學(xué)青年教師自主研究計(jì)劃課題研究項(xiàng)目(15LGA005)

崔明勇(1976-)， 男， 江西籍， 副教授， 博士， 研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)的分析與控制；王楚通(1994-)， 男， 山西籍， 碩士研究生， 研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行(通訊作者)。

10.12067/ATEEE1706041

1003-3076(2017)12-0030-09

TM732