吳剛 汪龍根

【摘要】??? 近年來分布式發(fā)電受到廣泛關注，這是因為電力市場環(huán)境受到了節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展意識的影響，本文研究混合輸配電系統(tǒng)的分布式隨機優(yōu)化規(guī)劃相關內(nèi)容，從規(guī)劃目標、模型建立、變量一致性、層級優(yōu)化四方面入手進行總結。

【關鍵詞】??? 混合輸配電系統(tǒng)??? 啟發(fā)式算法??? 共享變量

引言：當前配電系統(tǒng)層面接入大量分布式電源，使得配電系統(tǒng)成功實現(xiàn)了從無源到有源的良好轉變。保證輸配電系統(tǒng)交互信息一致，聯(lián)合規(guī)劃輸配電系統(tǒng)問題，將其分解為一個輸電系統(tǒng)規(guī)劃的子問題，也有可能分解成為一系列的配電系統(tǒng)規(guī)劃子問題，與傳統(tǒng)的獨立規(guī)劃方法相比，混合輸配電系統(tǒng)分布式隨機優(yōu)化能獲得更好成效。

一、混合輸配電系統(tǒng)的分布式隨機優(yōu)化規(guī)劃目標分析

研究系統(tǒng)以遠離供電中心為主，將輸電系統(tǒng)弱連接的偏遠配電網(wǎng)作為主要內(nèi)容。目的在于滿足負荷不斷增長的要求。建立的配電系統(tǒng)可以選擇從輸電網(wǎng)直接購電，也可以通過安裝DG的方式完成購電。建立混合輸配電系統(tǒng)的優(yōu)化目標是分布式電源投資，減少運行費用，降低向輸電系統(tǒng)直接購電的費用總和。綜合分析各種主要輸電網(wǎng)運行情況下聯(lián)網(wǎng)DG系統(tǒng)的有效規(guī)劃和運行方式，從而科學確定各種DG系統(tǒng)的最佳投入容量。以蒙特卡羅仿真為依據(jù)，得到輸電系統(tǒng)的停運指標，確定實時電價。對線路停運展開詳細研究，探究輸電實時電價對設計方案產(chǎn)生的影響。選擇的配電系統(tǒng)有著豐富的風力資源，有效利用太陽能。將二者有效結合，建設風光互補發(fā)電系統(tǒng)?？稍偕茉窗l(fā)電隨機性較強，風力資源的分布情況有可能會影響系統(tǒng)的運行效果。以傳統(tǒng)的電源規(guī)劃思想為基礎，分析聯(lián)網(wǎng)分布式電源規(guī)劃的復雜組合優(yōu)化問題。

二、組建模型的構建和啟發(fā)式算法的有效應用

滿足約束條件，滿足負荷增長的需求，聯(lián)網(wǎng)分布式電源系統(tǒng)規(guī)劃優(yōu)化配置輸電網(wǎng)，優(yōu)化不同類型的DG供電比例，最終達到最大化的系統(tǒng)投資效果，使得運行費用得到有效降低，建立的數(shù)學模型要滿足小時運行約束條件。模型的建立將模型目標作為基本內(nèi)容，運用全年分布式電源。這里所說的分布式電源指的是可再生資源，所需要的燃料運行費用是零。運用啟發(fā)式算法展開分析研究，全年共有8760小時，每小時的負荷、風速、日照強度都是已知的，從而確定容量組合。應用啟發(fā)式算法，以仿真計算為依據(jù)，得到各種可行組合小時的運行狀態(tài)。對各種各樣的投資組合加以比較，得到全年總投資的運行費用，選擇出其中運行費用最少的組合[1]。第一步是以負荷需求、風速、太陽能資源的分布特征為依據(jù)，確定各種大型DG的最大投資數(shù)目的初值。第二步是以負荷模型、月平均風速、日照強度為依據(jù)，展開模擬仿真。第三步是以每個小時內(nèi)的負荷和分布式發(fā)電機輸出的功率狀態(tài)為依據(jù)，確定合適的待選供電組合。

三、獨立解決系統(tǒng)問題，保持共享變量的一致性

就每一層次的每一個元素來說，其中含有的局部變量包括與投資優(yōu)化有關的優(yōu)化變量，需要在每一個場景下，實現(xiàn)對于運行有關優(yōu)化變量的正確使用。就共享變量而言，每一個場景下與其他元素交互形成的優(yōu)化變量都和共享變量有直接聯(lián)系。正是因為有共享變量的存在，才導致子系統(tǒng)的優(yōu)化問題不能得到獨立解決。應對這一問題，需進一步分解共享變量的目標，轉化為目標變量和響應變量。從輸電系統(tǒng)角度出發(fā)，實現(xiàn)對共享變量的有效處理。此時優(yōu)化變量就是配電系統(tǒng)中的規(guī)劃子問題相關參數(shù)。對系統(tǒng)實現(xiàn)有效分解，就能優(yōu)化處理各個子系統(tǒng)的優(yōu)化問題的獨立解決。從本質(zhì)上來說，目標變量和響應變量表示的是相同的共享變量。對各個子系統(tǒng)展開獨立規(guī)劃，使得上述變量保持高度一致。曾廣拉格朗日罰函數(shù)形式對共享變量的一致性有約束作用，不僅能保證各個子系統(tǒng)問題求解的獨立性，還能保證共享變量的一致性。

四、運用層級框架理論和協(xié)同優(yōu)化方法，解決求解速度問題

對輸配電系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化模型加以分析，發(fā)現(xiàn)其中存在混合整數(shù)凸優(yōu)化問題?？紤]到輸配電系統(tǒng)在分層規(guī)劃的同時，也要保證邊界節(jié)點交互信息的一致性。求解聯(lián)合優(yōu)化規(guī)劃模型，運用的方法是目標級聯(lián)分布式優(yōu)化算法。將傳統(tǒng)的多學科綜合優(yōu)化方法加以有效突破，運用層級框架理論和協(xié)同優(yōu)化方法，發(fā)現(xiàn)所運用方法在求解速度、精度方面的缺陷問題，使得優(yōu)化工作的進行能夠不受層數(shù)的限制。這一類的迭代式求解方法有內(nèi)外兩層循環(huán)構成。其中內(nèi)層循環(huán)要保持一致性約束閥函數(shù)系數(shù)，有著不變的權重，能交替求解各個輸配電系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃問題[2]。而在外層循環(huán)中，要以內(nèi)層循環(huán)更新的求解結果為依據(jù)，保證更新一致性，也確保約束罰函數(shù)系數(shù)和權重的可靠性。協(xié)調(diào)規(guī)劃方案的發(fā)電成本比較高。但是后者的整體成本卻明顯低于后者的整體成本，這說明混合協(xié)調(diào)配合發(fā)電與輸電系統(tǒng)有著相同的性能。運用混合協(xié)調(diào)規(guī)劃方案同樣能促進配電系統(tǒng)得到更為經(jīng)濟的線路規(guī)劃方案。

總結：以目標級聯(lián)分布式優(yōu)化算法為基礎，擴展配電系統(tǒng)，制定科學合理的電源經(jīng)濟調(diào)度方案。開展混合輸配電系統(tǒng)的分布式隨機優(yōu)化規(guī)劃工作，需明確規(guī)劃目標，做好組建模型的構建工作，實現(xiàn)對啟發(fā)式算法的有效應用，獨立解決系統(tǒng)問題，保持共享變量的一致性，運用層級框架理論和協(xié)同優(yōu)化方法，解決求解速度過慢問題。

參? 考? 文? 獻

[1]劉佳，程浩忠，姚良忠，張建平，張嘯虎.混合輸配電系統(tǒng)的分布式隨機優(yōu)化規(guī)劃[J].電工技術學報，2019，34（10）：1987-1998.

[2]成龍，訾士才，唐凱，王振浩，李國慶.低壓交直流混合配電系統(tǒng)線性化建模方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2018，46（24）：16-24.