戴詩容，程道衛(wèi)

(1.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 231603；2. 合肥供電公司，安徽 合肥 230022)

文章以智能建筑為載體,以主動配電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)為手段,一方面優(yōu)化建筑自身用電需求,消納更多的清潔能源,一方面響應(yīng)主動配電網(wǎng)的調(diào)度,利用電動汽車負(fù)荷可控性減小對大電網(wǎng)的影響,實(shí)現(xiàn)雙贏的局面。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 含智能建筑的主動配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

含智能建筑的主動配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示。

圖1 含智能建筑的主動配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.2 智能建筑通用模型

文中假設(shè)智能建筑內(nèi)部含有:儲能單元、光伏發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、電動汽車充電單元、負(fù)荷以及建筑智能控制系統(tǒng)幾個(gè)部分,各部分出力函數(shù)如下。

(1)

2 主動配電網(wǎng)智能建筑能量管理策略

主動配電網(wǎng)利用態(tài)勢感知技術(shù)對智能建筑進(jìn)行能量管理的流程圖,如圖2所示。主動配電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)下智能建筑能量管理策略主要分為3個(gè)層次:感知、理解和預(yù)測。

圖2 智能建筑能量管理流程圖

2.1 態(tài)勢感知

態(tài)勢感知技術(shù)中的第1階段“感知”的主要工作是獲取足夠多的可靠信息。 “感知”作為態(tài)勢感知技術(shù)的第1階段,其信息獲取的完整性、真實(shí)性、有效性都會都后續(xù)階段造成影響,故而第1階段的重點(diǎn)工作即是通過可靠途徑獲得相關(guān)信息。

2.2 態(tài)勢理解

當(dāng)電網(wǎng)和智能建筑獲得足夠多的信息來源后,將會進(jìn)行進(jìn)一步的博弈,以尋求各自利益的最大化,博弈的結(jié)果將主要通過實(shí)時(shí)電價(jià)具體實(shí)施策略來體現(xiàn)。含智能建筑的主動配電網(wǎng)系統(tǒng)電能交換電價(jià)不能是單方面的,而應(yīng)該有2個(gè)電價(jià):智能建筑作為買方的購電電價(jià)以及智能建筑作為賣方的售電電價(jià)。

(1) 智能建筑購電電價(jià)。當(dāng)智能建筑用電需求過大需要向大電網(wǎng)購電。代理商在這個(gè)過程中扮演零售商的角色,先從大電網(wǎng)批發(fā)購電,再分別賣給各電力用戶(智能建筑)。代理商為了保證各時(shí)段用戶購電量能盡可能地保持一致而不要出現(xiàn)較大的負(fù)荷高峰或低谷,因此對智能建筑的購電電價(jià)執(zhí)行如下策略。

(2)

(2) 智能建筑售電電價(jià)。智能建筑中的各發(fā)電單元的剩余電量入網(wǎng)必須要通過有效手段加以引導(dǎo),否則對大電網(wǎng)的負(fù)面影響將是巨大的。智能建筑售電電價(jià)如式(3)所示。

(3)

(4)

2.3 態(tài)勢預(yù)測

根據(jù)前2階段的準(zhǔn)備工作,在第3階段“預(yù)測”中,提出主動配電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)下智能建筑能量管理策略,目標(biāo)函數(shù)如式(5)。

(5)

其中,Cgrid、Cbrok、CB分別表示智能建筑購電成本、支付給電網(wǎng)代理商的費(fèi)用(雜項(xiàng)費(fèi)用,包括經(jīng)紀(jì)人的傭金,與購售電量成比例)、儲能單元切換充放電模式電池?fù)p耗折算成本。

(1)智能建筑購電成本Cgrid(t)。購電時(shí),λpurc,t=1,λsell,t=0;售電時(shí),λpurc,t=0,λsell,t=1。

(6)

(2)代理商費(fèi)用Cbrok(t)。μ1為代理商費(fèi)用系數(shù)。

(7)

(3)存儲單元電池?fù)p耗折算成本CB(t)。μ2為存儲單元電池折算成本系數(shù)。

(8)

2.4 約束條件

(1)功率平衡約束。在t時(shí)段智能建筑n內(nèi)功率應(yīng)保持平衡,其平衡約束應(yīng)滿足式(9)。

(9)

(2)出力上下限約束。儲能單元、電動汽車充電站分別應(yīng)滿足相應(yīng)出力上下限約束。

(3)智能建筑儲能單元與電動汽車電池儲能容量約束。

10%

(10)

其中，SOCS,t表示t時(shí)段儲能單元荷電量。

(4)智能建筑與大電網(wǎng)允許交互的傳輸功率約束

(11)

3 仿真分析

3.1 算例仿真

3.2 仿真結(jié)果

當(dāng)考慮大電網(wǎng)代理商下轄的智能建筑僅為1個(gè)(即N=1)時(shí)，智能建筑內(nèi)部的儲能單元和電動汽車充電負(fù)荷24時(shí)段的分布如圖3所示。由圖可見，由于文中電動汽車不考慮向電網(wǎng)放電，因此其功率曲線始終大于零。而儲能單元則會在負(fù)荷高峰時(shí)段向電網(wǎng)放電，以求使用電成本降低。

由于儲能單元雙向充放電功能以及電動汽車負(fù)荷可控性，會對智能建筑負(fù)荷有一定的調(diào)峰作用。圖4為儲能單元和電動汽車參與調(diào)度前智能建筑的負(fù)荷缺額和二者參與調(diào)度后智能建筑實(shí)際購電需求對比。由圖可見，由于電動汽車以及儲能單元參與建筑智能系統(tǒng)的調(diào)控，智能建筑的購電需求變得更為平滑，對大電網(wǎng)的沖擊減小。

圖3 儲能單元和電動汽車充放電曲線(N=1)

4 結(jié)論

主動配電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)的應(yīng)用將使配電網(wǎng)電能傳輸效率提高，帶來明顯的節(jié)能效益。智能建筑作為主動配電網(wǎng)的積極響應(yīng)者和參與方，給配網(wǎng)提供了更多的新能源消納的解決方案，同時(shí)智能建筑本身也能獲得多的經(jīng)濟(jì)效益。