賈璐,張銳峰,周佳明, 徐維佳

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司寧東供電公司，寧夏 靈武 750411)

隨著我國電力消費(fèi)在一次能源消費(fèi)中占比日趨增加[1]，電力的重要性日益凸顯?！按笠?guī)模存儲(chǔ)電能”仍是世界性的難題，特別是當(dāng)大規(guī)模間歇式可再生能源發(fā)電并入電網(wǎng)后，如何消納間歇式可再生能源發(fā)電，并保障源-網(wǎng)-荷的平衡，給電網(wǎng)運(yùn)行管理和控制帶來了極大的挑戰(zhàn)[2]。目前，新興的分布式能源主要有光伏和風(fēng)電，與傳統(tǒng)能源相比，光伏與風(fēng)電的可控性較差，具有很強(qiáng)的波動(dòng)性、間歇性和不確定性，傳統(tǒng)的發(fā)電預(yù)測方法對新能源發(fā)電預(yù)測準(zhǔn)確率低，從而影響電網(wǎng)的調(diào)度決策[3]。另外，新能源接入會(huì)對電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流分布進(jìn)行改變，為保障電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性，新能源發(fā)電機(jī)組需根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度快速響應(yīng)。傳統(tǒng)的新能源控制不能滿足智能調(diào)度需求，不能快速、精確地響應(yīng)調(diào)度的功率控制[4]，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了較大的影響。

已有學(xué)者對如何消納分布式能源做了研究，文獻(xiàn)[5]提出了基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測模型，即利用氣象部門提供的數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模型，對風(fēng)電場或附近某個(gè)點(diǎn)的天氣情況(主要包括風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等參數(shù))進(jìn)行預(yù)測，建立預(yù)測模型，并結(jié)合其他輸入，將數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模型的預(yù)測值轉(zhuǎn)換成風(fēng)電場的功率輸出。文獻(xiàn)[6]提出了基于NWP的短期風(fēng)電功率預(yù)測方法，采用的預(yù)測方法為反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但氣象預(yù)報(bào)模型計(jì)算復(fù)雜，預(yù)測的準(zhǔn)確率較低。源網(wǎng)荷互動(dòng)是一種包含電源、電網(wǎng)、負(fù)荷的整體綜合能源解決方案，可精準(zhǔn)控制園區(qū)內(nèi)中斷的用電負(fù)荷和分布式發(fā)電資源，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，可解決清潔能源消納過程中電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型運(yùn)行等問題[7]。

本文以電力物聯(lián)網(wǎng)源網(wǎng)荷全域感知的電網(wǎng)運(yùn)行、環(huán)境和負(fù)荷為基礎(chǔ)，提出了1種基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納方法。該方法建立了分布式能源總功率預(yù)測方法，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測。重點(diǎn)分析了分布式能源發(fā)電波動(dòng)影響因子，在基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的基礎(chǔ)上，采用離群點(diǎn)自趨優(yōu)算法，實(shí)現(xiàn)新能源機(jī)組有功功率精準(zhǔn)控制，最后通過算例以及實(shí)際應(yīng)用結(jié)果對所提技術(shù)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

1 分布式能源消納架構(gòu)

基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納整體架構(gòu)如圖1所示。該架構(gòu)主要包括4個(gè)環(huán)節(jié)：分布式能源總功率預(yù)測、分布式能源發(fā)電波動(dòng)影響分析、源網(wǎng)荷互動(dòng)分析和基于離群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組控制。

圖1 基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納方法架構(gòu)

分布式能源總功率預(yù)測通過電力物聯(lián)網(wǎng)感知環(huán)境數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)和機(jī)組數(shù)據(jù)，結(jié)合新能源發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)、功率限制等情況，清除冗余及無效數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)新能源機(jī)組發(fā)電功率的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，為電網(wǎng)調(diào)度決策提供重要的參考?；陔x群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組控制模型可以根據(jù)環(huán)境情況、電網(wǎng)運(yùn)行和負(fù)荷互動(dòng)情況，自動(dòng)控制新能源設(shè)備的啟停情況。通過多數(shù)據(jù)的采集和建模，采用離群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組控制算法，結(jié)合多邊界條件控制，結(jié)合反饋控制，實(shí)現(xiàn)新能源機(jī)組的精準(zhǔn)控制，在部分新能源設(shè)備故障時(shí)，根據(jù)綜合分析結(jié)果調(diào)節(jié)各新能源機(jī)組功率分配值。

2 分布式能源消納模型

現(xiàn)有大量的研究針對“社工+義工”合作模式路徑提出了一系列可行性的路徑：政府體制轉(zhuǎn)軌、政策法規(guī)建設(shè)、社工自身隊(duì)伍建設(shè)、義工管理制度、民間組織培育、建立信息資源共享平臺(tái)等。在新常態(tài)下，社工與義工聯(lián)動(dòng)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而社會(huì)資本視角有利于探討以社區(qū)為本的“社工+義工”聯(lián)動(dòng)模式治理的新路徑。

1.4.2 臨床效果 臨床效果評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)如下：無效：沒有明顯改善臨床癥狀，也沒有明顯改善陰道壁的局部炎癥反應(yīng)，陰道分泌物的清潔度為III～I(xiàn)V度。有效：明顯減輕臨床癥狀，明顯改善陰道壁充血但未完全消退，陰道分泌物的清潔度為II～I(xiàn)II度。顯效：沒有臨床癥狀，淡粉色或蒼白色的陰道壁，陰道分泌物的清潔度為I～I(xiàn)I度。臨床有效率=（有效+顯效）/總例數(shù)×100.00%[4]。

2.1 分布式能源總功率預(yù)測模型

采用自回歸移動(dòng)平均(ARMA)算法的分布式能源預(yù)測模型為隨機(jī)的時(shí)間序列模型，在自回歸(AR)中，設(shè)L為滯后延遲因子，yi為新能源時(shí)間序列，Ly=y1-i，p為自回歸的階數(shù)，εi為環(huán)境白噪聲，AR(p)為

φ(L)y=εi

(1)

步驟4：構(gòu)建源網(wǎng)荷互動(dòng)分析矩陣，通過研究開展清潔能源與電力用戶互動(dòng)、交易，促進(jìn)新能源消納，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

y(t)=θ(L)εi

(2)

自回歸移動(dòng)平均(ARMA)算法AMRA(p,q)為

φ(L)yi=θ(L)εi

(3)

在平穩(wěn)時(shí)間序列下建模，采用ARMA方法預(yù)測新能源的發(fā)電功率，根據(jù)線性時(shí)間趨勢及回歸中的滯后階數(shù)p,保證εi最小，如果y1-i的系數(shù)不為零，那么yi序列即為平穩(wěn)的。

步驟2：對新能源機(jī)組的發(fā)電出力波動(dòng)按類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，采用風(fēng)光互補(bǔ)控制方法，平移系統(tǒng)功率波動(dòng)。

2.2 分布式能源發(fā)電影響分析

分布式能源發(fā)電受天氣影響較大[8]。一般情況下白天的太陽能充足，風(fēng)能偏少，夜晚風(fēng)能充足而不具備太陽能發(fā)電條件。同時(shí)，在不同的季節(jié)，風(fēng)、光能也不一樣，夏季風(fēng)能偏少，太陽能充足；冬季風(fēng)能充足，太陽能偏少。太陽能與風(fēng)能具有在時(shí)間和季節(jié)上的一定互補(bǔ)性[9]，在分布式能源發(fā)電方面，可以綜合利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來緩解太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電的間歇性。

因此，設(shè)計(jì)分布式能源發(fā)電模型時(shí)，考慮接入多種分布式能源可有效地對風(fēng)、光、儲(chǔ)多能互補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行控制，平抑系統(tǒng)功率波動(dòng)、峰谷調(diào)控及合理控制儲(chǔ)能系統(tǒng)充放次數(shù)，提高使用壽命。

2.3 高滲透的源網(wǎng)荷互動(dòng)分析

高滲透的源網(wǎng)荷互動(dòng)分析，是指電源、負(fù)荷、電網(wǎng)3者間通過多種交互形式，實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)平衡的能力[10]。源網(wǎng)荷互動(dòng)分析本質(zhì)上是1種能夠?qū)崿F(xiàn)能源資源最大化利用的運(yùn)行模式[11]。

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下科技型小微企業(yè)創(chuàng)業(yè)行為關(guān)鍵影響因素研究 ……… 張 楠，斯 姣，張旭軍，曹 潔（59）

步驟1：針對電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、源網(wǎng)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測出分布式能源發(fā)電機(jī)組的總功率，同時(shí)，有效地去除無效的環(huán)境及氣象數(shù)據(jù)。

圖2 高滲透源網(wǎng)荷互動(dòng)分析架構(gòu)

2.4 基于離群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組控制

基于分布式能源機(jī)組發(fā)電精準(zhǔn)預(yù)測、分布式能源發(fā)電影響分析和高滲透的源網(wǎng)荷互動(dòng)分析，開展基于離群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組自律控制。

離群點(diǎn)自趨優(yōu)算法采用1種基于密度的異常檢測算法，如圖3所示。對于負(fù)荷L1集合的點(diǎn)，整體間距、密度、分散情況較為均勻，可以認(rèn)為是同一簇；對于負(fù)荷L2集合的點(diǎn)，判定為一簇。分布式能源U1與U2點(diǎn)相對孤立，可以認(rèn)為是異常點(diǎn)或離散點(diǎn)。離群點(diǎn)自趨優(yōu)算法滿足負(fù)荷L1和L2這種密度分散情況迥異的集合的異常點(diǎn)識(shí)別，由圖3可知，L2與U2處于同一負(fù)荷密度點(diǎn)，可將分布式能源U2發(fā)電機(jī)組的出力分配給負(fù)荷點(diǎn)L2。

圖3 離群點(diǎn)自趨優(yōu)算法

設(shè)d(L,U)為負(fù)荷L和分布式能源機(jī)組U之間的距離；第k距離對于點(diǎn)L的第k距離定義為dk(L)=d(L,U)，L離群點(diǎn)自趨優(yōu)算法為

(4)

通過自律控制，可有效降低分布式能源機(jī)組出力波動(dòng)對電網(wǎng)的負(fù)面影響，提高分布式能源的可控性和友好性，實(shí)現(xiàn)分布式能源自治，實(shí)現(xiàn)分布式能源發(fā)電機(jī)組有功功率的精準(zhǔn)控制，降低全場功率波動(dòng)，具備對電網(wǎng)頻率、電壓變化的快速響應(yīng)能力。

3 分布式能源消納方法推演仿真流程

綜上所述，基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納控制方法流程見圖4。

基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納算法可以用于求解復(fù)雜情況下分布式能源消納的優(yōu)化求解過程。離群點(diǎn)自趨優(yōu)控制，通過數(shù)據(jù)密度的異常進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)分布式能源綜合控制，可大幅提高分布式能源的利用效率。

圖4 基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納控制

相對于傳統(tǒng)電網(wǎng)的優(yōu)化分析，高滲透的源網(wǎng)荷互動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷φ麄€(gè)調(diào)度周期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化，考慮功率平衡約束、潮流約束、電源發(fā)電功率限制等約束外，還考慮了分布式電源出力與負(fù)荷的不確定性，提高電網(wǎng)的主動(dòng)控制能力和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，提高電網(wǎng)中可再生能源利用效率，促進(jìn)分布式能源就近消納。高滲透的源網(wǎng)荷互動(dòng)分析架構(gòu)如圖2所示。

②利用機(jī)械變頻機(jī)組進(jìn)行變頻。購置極數(shù)、頻率不同的兩臺(tái)臥式電機(jī)，同軸連接。其中一臺(tái)電動(dòng)機(jī)接電網(wǎng)側(cè)，工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，在50Hz工頻下運(yùn)行；另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)在低于工頻的某一頻率，產(chǎn)生一個(gè)低頻小電網(wǎng)，帶動(dòng)同步機(jī)組倒轉(zhuǎn)發(fā)電，從而將水泵機(jī)組由額定轉(zhuǎn)速降低至相應(yīng)的發(fā)電轉(zhuǎn)速，從而提高發(fā)電效率。這種方式在劉老澗站、泗陽站都有成功的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。

步驟3：判斷新能源機(jī)組的發(fā)電出力波動(dòng)率是否在魯棒控制范圍內(nèi)，如果在控制范圍內(nèi)，則開展控制分析程序。

社會(huì)因素是制約農(nóng)村居民點(diǎn)復(fù)墾的重要因素。一個(gè)地區(qū)農(nóng)村外出從業(yè)人員與農(nóng)業(yè)從業(yè)人員比例可以間接反映農(nóng)民要求改善居住條件和進(jìn)城的愿望，從而說明農(nóng)民對復(fù)墾的支持程度[12]。另外，一個(gè)地區(qū)的區(qū)位水平越好，交通越便利，其農(nóng)村居民點(diǎn)復(fù)墾就越容易進(jìn)行，復(fù)墾成本就越低。因此，選取農(nóng)村外出從業(yè)人員與農(nóng)業(yè)從業(yè)人員比例以及路網(wǎng)密度作為農(nóng)村居民點(diǎn)復(fù)墾潛力的社會(huì)指標(biāo)。

移動(dòng)平均MA(q)為

步驟5：基于離群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組控制根據(jù)環(huán)境情況、電網(wǎng)運(yùn)行和負(fù)荷互動(dòng)情況，自動(dòng)控制新能源設(shè)備的啟停情況，通過多數(shù)據(jù)的采集和建模，并結(jié)合多邊界條件進(jìn)行控制。

2.4 兩組孕婦行為習(xí)慣評分比較 觀察組孕婦合理膳食、適當(dāng)運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)生習(xí)慣、定期產(chǎn)檢、自測血糖等行為習(xí)慣評分均高于對照組，兩組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

步驟6：結(jié)合反饋控制，判斷控制算法是否為最優(yōu)，以實(shí)現(xiàn)新能源機(jī)組的精準(zhǔn)控制。

以寧東基地新能源納情況為例，采用基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納方法，并與傳統(tǒng)消納方法進(jìn)行比較，結(jié)果如表1所示。

由于反比例函數(shù)動(dòng)點(diǎn)問題與其它動(dòng)點(diǎn)問題相比出現(xiàn)次數(shù)相對較少，題目難度亦相對較低。這一種類動(dòng)點(diǎn)問題的主要目的是讓學(xué)生較好地了解點(diǎn)的運(yùn)行流程，分類討論現(xiàn)象通常不會(huì)出現(xiàn)，只有一個(gè)未知量，對于其函數(shù)關(guān)系式的計(jì)算也較為簡單，因此初中數(shù)學(xué)教師在日常教學(xué)期間應(yīng)主要培養(yǎng)與提高學(xué)生對這一類型函數(shù)動(dòng)點(diǎn)問題的解決信心。

上人梯搭設(shè)完畢后，經(jīng)工程技術(shù)、質(zhì)量、安全部門人員、公司質(zhì)量、安全部門共同驗(yàn)收合格后，掛牌使用。使用過程中加強(qiáng)日常檢查和維護(hù)，且經(jīng)受住了大風(fēng)大雨的考驗(yàn)，在大直徑煤倉施工中未發(fā)生質(zhì)量和安全問題。

表1 消納對比

由表1可見，使用基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納方法后，分布式能源的消納較傳統(tǒng)方法提高了25.11%，由此可見，基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納方法能根據(jù)電網(wǎng)變化情況，自趨優(yōu)控制發(fā)電機(jī)組，做到最大化的分布式能源消納，大幅提高園區(qū)分布式能源的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

4 結(jié) 論

本文提出了基于源網(wǎng)荷互動(dòng)的分布式能源消納方法，并將其控制策略仿真應(yīng)用于寧東基地工業(yè)園。在分布式能源總功率預(yù)測方面，可充分計(jì)及新能源機(jī)組、功率限制、環(huán)境等影響因素，精準(zhǔn)地預(yù)測分布式能源功率；在高滲透的源網(wǎng)荷互動(dòng)分析方面，基于多種電源、負(fù)荷、電網(wǎng)交互方式，提升電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)平衡；在基于離群點(diǎn)自趨優(yōu)的新能源機(jī)組控制方面，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的情況，自動(dòng)調(diào)控分布式能源、電網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)分布式能源最大化消納的目的，促進(jìn)分布式能源消納向智能控制化發(fā)展。