肖建業(yè)

摘要：經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，伴隨著我國電力建設的快速發(fā)展，含分布式電源的全新電力交換系統(tǒng)應運而生。受此影響，傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方式已經(jīng)無法有效滿足該配電系統(tǒng)的發(fā)展需要，因此需要積極對含分布式電源的變電站進行優(yōu)化規(guī)劃。在這一背景下，文章將結合具體算例，采用數(shù)學建模的方式對含分布式電源的變電站優(yōu)化規(guī)劃進行簡要分析研究。

關鍵詞：分布式電源；變電站；規(guī)劃設計

引言

微網(wǎng)作為解決分布式發(fā)電和多元化新能源利用的有效途徑之一，豐富了傳統(tǒng)電網(wǎng)的運行方式，提高了供電的靈活性，成為大電網(wǎng)的有益補充。微網(wǎng)中通常利用儲能ESS（energystoragesystem）來抑制可再生的分布式電源DG（distributedgeneration）出力的波動性。但目前儲能價格較高，在微網(wǎng)中配置大量儲能并不經(jīng)濟，且在儲能的運行中需要考慮其荷電狀態(tài)SOC（stateofcharge），SOC過高或過低，都會影響儲能作用的發(fā)揮。如何協(xié)調(diào)控制分布式電源和多儲能，發(fā)揮優(yōu)勢，克服缺點，實現(xiàn)相應的控制目標，成為當前微網(wǎng)研究的熱點。

1分布式電源發(fā)展

分布式電源是一種發(fā)電功率在數(shù)千瓦到兆瓦之間、分布在用戶負荷地區(qū)或附近的、能夠提供經(jīng)濟可靠能源的小型發(fā)電系統(tǒng)。并根據(jù)其所采用的一次能源類型的不同將分布式電源分為兩種：一種是以太陽能、風能、地熱能發(fā)電形式的可再生能源發(fā)電，另一種是以微型燃氣輪機、燃料電池、熱電聯(lián)產(chǎn)等形式的不可再生能源發(fā)電。利用分布式能源的實質(zhì)是為了綠色環(huán)保、安全靈活、高效穩(wěn)定。目前我國發(fā)展的分布式電源更多以可再生能源為主，其特點是采用豐富的太陽能、風能、水能為偏僻地區(qū)及負荷較小地區(qū)提供經(jīng)濟可靠的電能。當遭遇嚴重氣象或地質(zhì)災害以及電網(wǎng)發(fā)生較大故障時，分布式電源可以在并網(wǎng)點斷開孤島運行，一定程度上保障部分負荷的供電。同時合理的配置分布式電源可有效改善電網(wǎng)末端節(jié)點電壓低的情況，降低網(wǎng)損及輸配成本，節(jié)約投資，提高供電可靠性。電力調(diào)度中心利用集中式及分散式不同的發(fā)電模式，開展更高層級的多種能源綜合調(diào)用，擴大可選資源的調(diào)度范圍，降低電網(wǎng)運行成本，提高供電的安全穩(wěn)定水平。

2含儲能的分布式電源經(jīng)濟研究

2.1地理信息因素模型

通過參考相關研究資料，可知包括土地類型、施工條件、地形地勢等在內(nèi)的各種地理信息因素，會對含分布式電源的變電站優(yōu)化規(guī)劃建設成本費用產(chǎn)生直接的影響作用，因此本文將建立如圖1所示的地理信息因素層次結構模型：

圖1 地理信息因素模型

在建立變電站落點地塊對變電站優(yōu)化規(guī)劃建設的影響因子的模型中，本文則選擇使用IAHP法，在借助傳統(tǒng)AHP法的基礎上建立起遞階層次結構模型，隨后通過運用兩兩比較的相對標量法，分層建立區(qū)間判斷矩陣。其中第一層到第三層分別為變電站建站影響因子、規(guī)劃建設準則層以及規(guī)劃建設方案層。在對該矩陣進行一致性檢驗后，運用區(qū)間特征根法計算出該矩陣的權重。在可能度排序法中，隨著排序值的不斷增大，對應地塊具有越強的相對優(yōu)越性，即作為建站的可能性也越大。

2.2微網(wǎng)孤網(wǎng)運行協(xié)調(diào)控制策略

微網(wǎng)孤網(wǎng)運行時，采用圖2孤網(wǎng)部分所示的控制策略。微網(wǎng)孤網(wǎng)運行時具有3種運行模式。模式4：分布式電源運行于MPPT模式，儲能運行于AGC/AVC模式；模式5：分布式電源運行于AGC/AVC模式；儲能處于熱備用狀態(tài)，系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額，導致系統(tǒng)頻率偏離50Hz時，補償缺額功率；模式6：分布式電源和儲能都運行于AGC/AVC模式?？刂七^程如下。（1）起始時微網(wǎng)運行于模式5，該模式是微網(wǎng)孤網(wǎng)運行時的正常運行模式，負荷優(yōu)先分配給分布式電源，當分布式電源最大出力小于負荷，系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額，導致頻率偏離50Hz時，由儲能來補償缺額部分。（2）當SOC下降到SOC≤SOClow2時，微網(wǎng)運行模式切換到模式4，給儲能充電。分布式電源運行于MPPT模式，儲能運行于AGC/AVC模式，負責系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。儲能的充電功率Pbat為Pbat=PDGmax-Pload隨著充電過程的進行，當儲能SOC上升到SOC≥SOCnorm2時，微網(wǎng)運行模式切換到模式5。（3）當SOC上升到SOC≥SOChigh2時，微網(wǎng)切換到運行模式6，使儲能放電。分布式電源和儲能都運行于AGC/AVC模式，參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)。隨著放電過程的進行，當儲能SOC下降到SOC≤SOCnorm2時，微網(wǎng)運行模式切換到模式5。由上述分析可知，微網(wǎng)孤網(wǎng)運行時，通過分布式電源和儲能的協(xié)調(diào)控制，使儲能SOC能夠維持在合理范圍內(nèi)，儲能保持可充放狀態(tài)，提高微網(wǎng)應對突發(fā)事件的能力和運行穩(wěn)定性，同時避免儲能深度充放電情況發(fā)生。正常運行模式（模式5）下，負荷優(yōu)先分配給分布式電源，當分布式電源最大出力小于負荷，系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額，導致頻率偏離50Hz時，才由儲能補償功率缺額，減小儲能損耗。

2.3分布式電源的云平臺架設

通過大數(shù)據(jù)技術，將數(shù)據(jù)信息存入云平臺，為調(diào)度優(yōu)化分布式電源提供便利條件，實現(xiàn)分布式電源數(shù)據(jù)信息共享。云平臺業(yè)務架構設計。通過虛擬云平臺大規(guī)模用電數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過挖掘、傳輸、共享等方法，為客戶提供規(guī)?；拇髷?shù)據(jù)分析應用?？梢院w分布式電源并網(wǎng)業(yè)務管理、分布式電源服務信息支持、分布式電源綜合能力分析等業(yè)務領域，提高調(diào)度工作的服務水平。

2.4其他參數(shù)

為了實現(xiàn)對含分布式電源的變電站的優(yōu)化規(guī)劃，還需要對其他相關因素進行充分考慮，包括實際負荷預測值、容載比等等。結合相關數(shù)據(jù)，可知在受到分布式電源等其他因素影響下，變電站總容量在365MW到434MW之間。如果按照2×50MVA變壓器進行變電站的配置，則需要的總變電站數(shù)量不超過5座。如果按照2×63MVA變壓器進行變電站的配置，則需要的總變電站數(shù)量在3座以上，否則將難以滿足該地區(qū)的用電需求。如果將循環(huán)變量設定為變電站的具體座數(shù)并用ns進行表示，對此時需要的變電站建設所有費用進行計算，則在最優(yōu)的含分布式電源變電站規(guī)劃方案中，與ns相對應的滿足容載比及綜合投資的計算結果應為最小值。

3分布式電源的優(yōu)化調(diào)度探討

分布式電源的種類多樣，特性差異明顯，其優(yōu)勢在于有較好的經(jīng)濟性和可靠性。但對于分布式電源的調(diào)度，單單考慮經(jīng)濟性和可靠性無法滿足爆發(fā)式增長的容量水平?；诖髷?shù)據(jù)平臺的分布式電源優(yōu)化調(diào)度措施，可以擬補較大規(guī)模容量增長帶來的運行模式、環(huán)境因素、地域差異不同?？紤]分布式電源運行模式的不同，對兩種方式的優(yōu)化措施進行探討。并網(wǎng)運行方式下的調(diào)度措施。

結語

通過分布式電源和儲能的協(xié)調(diào)控制，使儲能荷電量維持在合理范圍內(nèi)，儲能處于可充放狀態(tài)，提高了微網(wǎng)并網(wǎng)運行時的調(diào)度靈活性，孤網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。正常運行模式下，負荷優(yōu)先由光伏和風機分攤，當負荷大于風機和光伏最大出力時，才由儲能補償功率缺額，減小儲能損耗，提高微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。當微網(wǎng)中含有多個儲能時，所提儲能協(xié)同控制算法在滿足微網(wǎng)整體控制策略要求的情況下，能夠根據(jù)儲能SOC偏差的變化，動態(tài)分配各儲能充放電功率，使其快速平滑地達到荷電量平衡。本文提出分布式電源和儲能的協(xié)調(diào)控制策略，克服了新能源的波動性和間歇性，使微網(wǎng)并網(wǎng)運行時能夠參與電網(wǎng)調(diào)度，在微網(wǎng)群的管理中具有良好的應用前景。

參考文獻

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（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責任公司清遠清新供電局）