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(1.東北電力大學 電氣工程學院，吉林 吉林 132012；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司南平供電 公司，福建 南平 353000；3.大唐信陽(華豫)發(fā)電有限責任公司，河南 信陽 464000)

1 引言

儲能單元作為一種綠色、安全、高效的分布式能源(distributed energy resources,DERs)，其引入不僅可以提高運行的可靠性，還能夠降低電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡損耗。但是，由此造成潮流分布的改變以及對區(qū)域電壓和故障電流水平的影響也給主動配電網(wǎng)(active distribution networks,ADN)安全運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)[1-2]。基于上述背景，本文重點研究了主動配電網(wǎng)日前有功優(yōu)化調(diào)度模型。結(jié)合算例仿真，討論了DG與儲能單元對于經(jīng)濟和環(huán)境兩方面的作用。

2 主動配電網(wǎng)日前有功調(diào)度建模

2.1 目標函數(shù)

2.1.1 經(jīng)濟成本函數(shù)

主要包含了以下四個部分：輸電網(wǎng)傳輸有功功率的發(fā)電成本、旋轉(zhuǎn)備用容量成本、DG的運維成本、儲能單元的運維成本和折舊成本。

(1)

2.1.2 環(huán)境成本函數(shù)

包括以下兩部分：環(huán)境資源消耗成本與污染物排放成本。

(2)

式中：s代表發(fā)電單元個數(shù)；j代表污染氣體類別；Q為氣體排放量；Cen和Cf分別為能源消耗系數(shù)與懲罰系數(shù)；N和n分別為總的發(fā)電單元總數(shù)和污染氣體類型總數(shù)。

2.1.3 總體目標函數(shù)

如上所述，通過經(jīng)濟成本函數(shù)與環(huán)境成本函數(shù)的相加求和便可得出總目標函數(shù)，如下式所示：

minF=fo+fe

(3)

2.2 約束條件

配電網(wǎng)約束條件主要包括功率潮流方程約束，母線電壓約束，饋線潮流約束，分布式發(fā)電單元約束，備用容量約束和儲能單元約束，具體如下：

(1)功率潮流方程約束

(4)

(2)母線電壓約束

VL,t_min≤Vl,t≤Vl,t_max

(5)

(3)饋線潮流約束

SL,t_min≤SL,t≤SL,t_max

(6)

(4)備用容量約束

(7)

(5)分布式發(fā)電單元約束

PDGi,t_min≤PDGi,t≤PDGi,t_max

(8)

(6)儲能單元約束

(9)

3 主動配電網(wǎng)調(diào)度模型求解

根據(jù)上節(jié)所提到的日前有功優(yōu)化調(diào)度模型，采用改進粒子群算法進行求解。由于在迭代計算后期，粒子群算法易在全局最優(yōu)解附近產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，采用如下改進措施：通過判定適應度值的變化，調(diào)整粒子群搜索進度，從而使慣性因子隨適應值自動修正。算法改進后，初始搜索的適應度函數(shù)值的變化較大，粒子群可以獲得較大的移動速度，能夠在較廣的區(qū)域內(nèi)搜索；后期搜索的適應函數(shù)值變化較小，粒子群移動速度也隨之減小，滿足了在局部范圍內(nèi)更加精細搜索的要求，進而得到所求數(shù)學模型的最優(yōu)解。

4 算例分析

在本節(jié)中，利用改進的33節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)來驗證所提模型的有效性和可行性，系統(tǒng)單線圖如圖1所示。

圖1 33節(jié)點配電網(wǎng)測試系統(tǒng)單線圖

在節(jié)點7和節(jié)點31分別設有風力發(fā)電機組和太陽能光伏板；在節(jié)點29設有微型燃氣輪機機組；兩個儲能單元分別安裝在節(jié)點7和節(jié)點20。

4.1 算例仿真與結(jié)果分析

輸電網(wǎng)，儲能單元和微型燃汽輪機機組有功出力的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果如圖2所示。

由算例仿真可以發(fā)現(xiàn)，可再生能源發(fā)電機組和儲能單元在優(yōu)化調(diào)度中具有重要的作用。作為不可控的發(fā)電單元，光伏和風力發(fā)電的優(yōu)點是：較低的運維成本和幾乎可以忽略不計的環(huán)境成本。

圖2 日前有功優(yōu)化調(diào)度

5 結(jié)語

本文提出了一個包含DG和儲能系統(tǒng)的ADN綜合優(yōu)化調(diào)度模型，其目的是使經(jīng)濟和環(huán)境成本的總和最小。通過改進的33節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)算例優(yōu)化調(diào)度分析可以發(fā)現(xiàn)，包含DG單元和儲能單元的優(yōu)化調(diào)度運行在降低經(jīng)濟和環(huán)境成本中起到了明顯的作用。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，儲能單元的接入對輸電網(wǎng)具有削峰填谷的作用，提高了主動配電網(wǎng)對分布式能源管理和消納的能力。