曹金聲，薛峰，程小華

(1.華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510641；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523009)

工業(yè)園區(qū)是我國(guó)推進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要載體，調(diào)整工業(yè)定位，加快推進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化是我國(guó)“十四五”時(shí)期的重點(diǎn)規(guī)劃內(nèi)容[1]。傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)采用交流配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在分布式電源與各類(lèi)交直流負(fù)載大量接入的背景下，傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)面臨源荷不確定度高、交直流能量轉(zhuǎn)換效率低、配電靈活性差等問(wèn)題[2-3]。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子變壓器(power electronic transformer，PET)憑借其多端口、多級(jí)聯(lián)、多流向、多形態(tài)的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用[4-7]。文獻(xiàn)[5]提出了基于PET集群的交直流混合配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以靈活實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的交直流電壓轉(zhuǎn)換，還可以實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量治理、故障穿越等功能。此外，單臺(tái)PET帶源荷自主運(yùn)行為一個(gè)“集”，將2臺(tái)或2臺(tái)以上PET進(jìn)行能量端口組合稱(chēng)為集群，集群結(jié)構(gòu)可以提高交直流混合配電系統(tǒng)的供電可靠性與靈活性。因此，基于PET集群的交直流混合配電系統(tǒng)符合工業(yè)園區(qū)的發(fā)展方向，能夠解決工業(yè)園區(qū)能量轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，然而該配電系統(tǒng)的源荷不確定性問(wèn)題尚待進(jìn)一步研究。

工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)包含大量光伏發(fā)電單元，且各類(lèi)負(fù)荷變化量明顯，具有較強(qiáng)的源荷不確定性，園區(qū)微電網(wǎng)的潮流分布與運(yùn)行優(yōu)化都受這些不確定量的影響，處理不當(dāng)可能會(huì)出現(xiàn)電壓失穩(wěn)、頻率失調(diào)等安全隱患，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此在工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化時(shí)有必要考慮源荷不確定性帶來(lái)的影響。針對(duì)交直流混合配電系統(tǒng)的不確定優(yōu)化問(wèn)題，現(xiàn)有研究主要分為隨機(jī)優(yōu)化、魯棒優(yōu)化和分布魯棒優(yōu)化。文獻(xiàn)[8]采用隨機(jī)優(yōu)化，綜合考慮源荷不確定性，研究交直流混合微電網(wǎng)雙層源荷協(xié)調(diào)優(yōu)化模型；文獻(xiàn)[9]采用場(chǎng)景分析法模擬源荷的不確定性，研究日前與日內(nèi)隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型。隨機(jī)優(yōu)化需要假定隨機(jī)變量的概率分布，但假定的概率分布不能反映實(shí)際過(guò)程中的準(zhǔn)確概率信息，計(jì)算結(jié)果誤差較大。文獻(xiàn)[10]針對(duì)源荷不確定性，提出基于交直流混合配電網(wǎng)的兩階段優(yōu)化調(diào)度模型，利用列約束生成法得到魯棒調(diào)度方案。魯棒優(yōu)化利用隨機(jī)變量的邊界信息，在隨機(jī)變量處于最差的情況下進(jìn)行優(yōu)化[11]，解決了隨機(jī)優(yōu)化主觀性較強(qiáng)的問(wèn)題，但是魯棒優(yōu)化結(jié)果偏保守，經(jīng)濟(jì)效益不高。近年來(lái)隨著微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，大量歷史數(shù)據(jù)得以記錄與應(yīng)用[12]，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的分布魯棒優(yōu)化得到了快速發(fā)展。分布魯棒優(yōu)化采用歷史數(shù)據(jù)建立隨機(jī)變量的不確定集合，既充分利用了不確定量的統(tǒng)計(jì)分布信息，又避免了傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化保守性過(guò)高的問(wèn)題。文獻(xiàn)[13]利用范數(shù)距離構(gòu)建基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分布魯棒不確定集，研究考慮風(fēng)電不確定性的交直流混合配電網(wǎng)分布式優(yōu)化模型。然而，基于范數(shù)距離的分布魯棒優(yōu)化問(wèn)題規(guī)模較大，求解效率偏低[14]。除了利用范數(shù)距離以外，還可以利用矩不確定性和概率密度建立分布魯棒優(yōu)化模型，其中基于矩不確定性的分布魯棒優(yōu)化具有統(tǒng)計(jì)矩易獲取、樣本外表現(xiàn)性較好的特點(diǎn)，在多能互補(bǔ)[15]、機(jī)組組合[16-17]、電力調(diào)度[18-21]等方面得到了廣泛應(yīng)用，但是在交直流混合配電系統(tǒng)中，尚未見(jiàn)到該方法的應(yīng)用。工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)具備完善的微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，便于收集負(fù)荷與分布式能源的歷史數(shù)據(jù)，針對(duì)工業(yè)園區(qū)源荷不確定性問(wèn)題，采用基于矩不確定性的分布魯棒優(yōu)化可以充分考慮隨機(jī)變量的分布特性，便于計(jì)算，具有一定的可行性。

本文以基于PET的工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析源荷不確定性下的日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。首先分析工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)PET的集群結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明；其次，構(gòu)造工業(yè)園區(qū)光伏與負(fù)荷的矩不確定集合，建立工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題的具體模型；最后，通過(guò)典型場(chǎng)景與檢修工況的分析，以及與其他優(yōu)化方法的對(duì)比，驗(yàn)證分布魯棒優(yōu)化在工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題中的有效性。

1 工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文中工業(yè)園區(qū)采用國(guó)內(nèi)第一套基于PET集群的交直流混合配電系統(tǒng)[5]，如圖1所示。工業(yè)園區(qū)采用2臺(tái)1 MW PET進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，每臺(tái)PET有4個(gè)端口，分別是10 kV交流端口、380 V交流端口、10 kV直流端口和±375 V直流端口，可以實(shí)現(xiàn)多等級(jí)之間的交直流電壓轉(zhuǎn)換。工業(yè)園區(qū)接入了分布式可再生能源、儲(chǔ)能設(shè)備和各種不同的負(fù)載設(shè)備，工業(yè)園區(qū)的直流負(fù)荷包含1 MW(2×500 kW)的UPS老化試驗(yàn)設(shè)備、120 kW(2×60 kW)的直流充電樁、34 kW的空調(diào)照明與10 kW的IT機(jī)柜，交流負(fù)荷包含480 kW的廠房負(fù)載，分布式可再生能源包含光伏發(fā)電設(shè)備，其裝機(jī)容量(峰瓦)為1 146 kW，鉛碳儲(chǔ)能電池容量為1.2 MWh，額定功率為160 kW，工業(yè)園區(qū)配電系統(tǒng)由10 kV交流母線(xiàn)接入電網(wǎng)。

圖1 工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

PET是工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)交直流電壓的轉(zhuǎn)換，PET具有“四多”功能：①多端口——端口數(shù)量多，分別為10 kV直流、±375 V直流、10 kV交流、380 V交流端口；②多級(jí)聯(lián)——內(nèi)部為多個(gè)變流單元的串并聯(lián)組合的結(jié)構(gòu)，外部表現(xiàn)為端口容量可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)充；③多流向——任意2個(gè)端口之間可以實(shí)現(xiàn)能量流通；④多形態(tài)——能量可以雙向流動(dòng)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量控制等多種功能。此外，PET還具備無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ?，因此工業(yè)園區(qū)系統(tǒng)中不需要額外的無(wú)功補(bǔ)償裝置。每臺(tái)PET帶源荷自主運(yùn)行為一個(gè)集，2臺(tái)PET通過(guò)各電壓等級(jí)的母線(xiàn)連接，互為備用，形成集群結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)能量端口組合與主動(dòng)協(xié)調(diào)控制等功能，當(dāng)其中一臺(tái)PET出現(xiàn)端口故障甚至整機(jī)停運(yùn)時(shí)，對(duì)應(yīng)母線(xiàn)的功率傳輸完全由另一臺(tái)PET承擔(dān)，從而保證工業(yè)園區(qū)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型

2.1 工業(yè)園區(qū)源荷不確定集合

工業(yè)園區(qū)中的隨機(jī)變量主要包括光伏出力、廠房交流負(fù)載、工業(yè)類(lèi)直流負(fù)載與直流充電樁負(fù)載：光伏出力易受天氣變化影響；廠房交流負(fù)載與工業(yè)類(lèi)直流負(fù)載均為工業(yè)負(fù)荷，其隨訂單量的變化而變化；直流充電樁負(fù)載受用戶(hù)行為影響較大。上述變量均無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，在進(jìn)行工業(yè)園區(qū)優(yōu)化調(diào)度時(shí)，構(gòu)建合理的不確定集合尤為重要?？紤]到工業(yè)園區(qū)具備成熟的微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，記錄了大量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用歷史數(shù)據(jù)的一階矩和二階矩信息，可以構(gòu)造如下的矩不確定集合D[15]：

(1)

式中：M為可測(cè)空間上所有概率測(cè)量的集合；S為包含隨機(jī)變量的凸集；ξ為隨機(jī)變量，本文中隨機(jī)變量指光伏出力、廠房交流負(fù)載、工業(yè)類(lèi)直流負(fù)載與直流充電樁負(fù)載；fξ為隨機(jī)變量ξ的矩信息；μ0和A0為隨機(jī)變量的均值與協(xié)方差矩陣；γ1、γ2為不確定集合的擾動(dòng)水平參數(shù)；P(*)表示事件發(fā)生的概率；E(*)表示數(shù)學(xué)期望。該集合第1行約束了隨機(jī)變量的取值范圍，第2、3行分別約束了隨機(jī)變量的一階矩和二階矩，故稱(chēng)此集合為矩不確定集合。

2.2 工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)

工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)包含多種用電設(shè)備和供電設(shè)備，供應(yīng)側(cè)包括電網(wǎng)供電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能裝置，需求側(cè)包括廠房交流負(fù)載、工業(yè)類(lèi)直流負(fù)載、辦公類(lèi)直流負(fù)載和數(shù)據(jù)中心機(jī)柜，辦公類(lèi)直流負(fù)載包括直流充電樁、直流負(fù)荷與直流照明。本文工業(yè)園區(qū)模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化日前運(yùn)行成本，即考慮源荷不確定性，當(dāng)fξ∈D時(shí)，在日前規(guī)劃儲(chǔ)能設(shè)備和PET端口功率的流向與大小，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)潮流，使日前運(yùn)行成本達(dá)到最小。日前運(yùn)行成本主要是購(gòu)電成本，工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為

Csell(t)Psell(t)-CpvPpv(t)].

(2)

式中：t表示時(shí)段，以1 h為1個(gè)時(shí)段，1 d共24個(gè)時(shí)段；Fcost(t)為t時(shí)段的購(gòu)電成本；Cbuy(t)、Pbuy(t)為t時(shí)段工業(yè)園區(qū)向主網(wǎng)購(gòu)電的電價(jià)和電量；Csell(t)、Psell(t)為t時(shí)段工業(yè)園區(qū)向主網(wǎng)售電的電價(jià)和電量；Cpv、Ppv(t)為光伏發(fā)電的補(bǔ)貼價(jià)格和t時(shí)段的發(fā)電量。以上電價(jià)與光伏補(bǔ)貼價(jià)格均按工業(yè)園區(qū)實(shí)際情況計(jì)算。

2.3 工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度約束條件

a)節(jié)點(diǎn)功率平衡約束為：

(3)

式中：Pi-in(t)、Qi-in(t)分別為節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)段輸入的有功功率和無(wú)功功率；Pi-out(t)、Qi-out(t)分別為節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)段輸出的有功功率和無(wú)功功率；Pi-loss(t)、Qi-loss(t)分別為節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)段的損耗有功功率和無(wú)功功率。在本文中，只有位于交流線(xiàn)路的節(jié)點(diǎn)可以傳輸無(wú)功功率，而且工業(yè)園區(qū)的線(xiàn)路距離較短，包含大量高壓交直流線(xiàn)路，因此線(xiàn)路損耗較小，但是PET與變流器的損耗較為明顯，本文重點(diǎn)考慮后兩者，只有PET節(jié)點(diǎn)和變流器節(jié)點(diǎn)存在損耗功率。

PET工作原理較為復(fù)雜，其功率損耗難以直接推導(dǎo)，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)分析，PET各端口損耗的平方可以用對(duì)應(yīng)端口功率的二次函數(shù)進(jìn)行擬合，即

(4)

式中：Pj-loss(t)為t時(shí)段第j臺(tái)PET各端口損耗；Pj(t)為t時(shí)段第j臺(tái)PET各端口功率；a、b、c為擬合系數(shù)；下標(biāo)ACH、ACL、DCH、DCL分別代表10 kV交流端口、380 V交流端口、10 kV直流端口、±375 V直流端口，下同。

同理，變流器損耗的平方也可以擬合為功率的二次函數(shù)形式。

b)PET端口功率約束為：

(5)

式中：PACH-min、PACL-min、PDCH-min、PDCL-min為各端口允許功率下限；PACH-max、PACL-max、PDCH-max、PDCL-max為各端口允許功率上限。

c)光伏發(fā)電出力約束為：

0≤Ppv(t)≤Ppv-max.

(6)

式中：Ppv(t)為t時(shí)段光伏發(fā)電功率；Ppv-max為光伏發(fā)電最大功率。光伏發(fā)電裝置是零輸入單輸出元件，其輸出受自然資源影響，光伏發(fā)電功率不能超過(guò)最大限制功率。

d)儲(chǔ)能裝置約束為：

(7)

式中：Pch(t)、Pdis(t)分別為t時(shí)段儲(chǔ)能裝置充放電功率；Pch-max、Pch-min分別為充電功率的上下限；Pdis-max、Pdis-min分別為放電功率的上下限；SOC(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能設(shè)備的剩余電量，t=0表示上一日最末時(shí)段；SOC-max、SOC-min分別為儲(chǔ)能設(shè)備電量的上下限。

e)PET無(wú)功補(bǔ)償約束為

Qsvc-min≤Qj-svc(t)≤Qsvc-max.

(8)

式中：Qj-svc(t)為t時(shí)段第j臺(tái)PET提供的無(wú)功補(bǔ)償功率；Qsvc-max、Qsvc-min分別為無(wú)功補(bǔ)償功率的上下限。

3 模型轉(zhuǎn)化

3.1 PET端口損耗模型轉(zhuǎn)化

PET端口損耗模型是二次函數(shù)模型，為了方便后續(xù)的凸優(yōu)化計(jì)算，本文將二次函數(shù)模型轉(zhuǎn)化為二階錐模型，以10 kV交流端口為例，根據(jù)式(4)，推導(dǎo)過(guò)程為

(9)

同理，其他端口也進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)化。得到的二階錐模型為

(10)

3.2 基于矩不確定性的分布魯棒模型轉(zhuǎn)化

在目標(biāo)函數(shù)式(2)中，由于不確定量的隨機(jī)性，隨機(jī)變量的矩信息限制在矩不確定集合D中，因此該問(wèn)題是半無(wú)限規(guī)劃問(wèn)題，常規(guī)方法難以直接求解此類(lèi)問(wèn)題；因此，采用文獻(xiàn)[22]中的對(duì)偶方法，將原模型轉(zhuǎn)化為式(11)，對(duì)偶轉(zhuǎn)化后的模型是含二階錐約束的半定規(guī)劃問(wèn)題，可以采用商用求解器求解。

(11)

式中：rt、st∈R、Qt∈R2×2、qt∈R2×1均為轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的對(duì)偶變量；符號(hào)·表示Frobenius內(nèi)積。

4 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文模型與方法的有效性，利用MATLABR2018a進(jìn)行仿真，運(yùn)用商用凸優(yōu)化求解器CVX并調(diào)用SDPT3求解該模型，所有操作均在Windows10系統(tǒng)、Intel Corei5 2.4 GHz CPU、8 GB RAM的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

4.1 典型場(chǎng)景日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度結(jié)果

根據(jù)本文構(gòu)造的考慮源荷不確定性的工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，隨機(jī)生成一組光伏與工業(yè)負(fù)荷的典型場(chǎng)景，利用CVX進(jìn)行仿真，得到日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度結(jié)果如圖2所示。

圖2 工業(yè)園區(qū)典型場(chǎng)景經(jīng)濟(jì)調(diào)度結(jié)果

圖2中儲(chǔ)能裝置的正負(fù)分別表示放電和充電過(guò)程，作為能量存儲(chǔ)單元，儲(chǔ)能裝置優(yōu)先在電量充裕、電價(jià)較低的時(shí)段充電，并在系統(tǒng)負(fù)荷量大時(shí)進(jìn)行放電，以降低系統(tǒng)總運(yùn)行成本。在00：00至06：00時(shí)段，負(fù)荷量較小，且處于谷時(shí)電價(jià)，為了降低運(yùn)行成本，系統(tǒng)優(yōu)先采用電網(wǎng)供電的方式；在06：00至08：00時(shí)段，光伏裝置開(kāi)始發(fā)電，但由于系統(tǒng)中的負(fù)荷量依舊較小，溢出的發(fā)電量會(huì)優(yōu)先存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置中；在08：00至12：00時(shí)段，系統(tǒng)負(fù)荷量開(kāi)始逐漸增長(zhǎng)，光伏發(fā)電逐漸不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求，儲(chǔ)能裝置從充電狀態(tài)過(guò)渡到滿(mǎn)功率放電狀態(tài)，電網(wǎng)供電量逐漸增長(zhǎng)；在12：00至13：00時(shí)段，由于工業(yè)園區(qū)含有大量光伏發(fā)電裝置，光伏發(fā)電量較大，光伏照射情況良好，同時(shí)部分生產(chǎn)線(xiàn)停工，園區(qū)負(fù)荷減少，系統(tǒng)存在逆流情況，光伏裝置多余的發(fā)電量會(huì)向電網(wǎng)售出；在13：00至17：00時(shí)段，光伏發(fā)電量逐漸減少，電網(wǎng)供電量迅速上升；在17：00至24：00時(shí)段，光伏裝置停止工作，儲(chǔ)能裝置根據(jù)峰谷電價(jià)自行調(diào)節(jié)充放電狀態(tài)，最終恢復(fù)至初始電量。通過(guò)該仿真可以得出，對(duì)于工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)，利用基于矩不確定性的分布魯棒優(yōu)化求解不確定問(wèn)題是可行的，效果符合預(yù)期。

4.2 不同優(yōu)化方法結(jié)果對(duì)比

為了突出分布魯棒優(yōu)化在工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題中的可行性與優(yōu)越性，本文隨機(jī)生成10組場(chǎng)景，分別采用分布魯棒優(yōu)化、傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化和確定性規(guī)劃進(jìn)行仿真對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題需要在日前進(jìn)行預(yù)先決策，確定性規(guī)劃是在隨機(jī)變量已知具體取值的前提條件下進(jìn)行優(yōu)化，而在實(shí)際情況中不可能預(yù)測(cè)隨機(jī)變量的準(zhǔn)確值，因此確定性規(guī)劃的結(jié)果僅供參考。傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化與分布魯棒優(yōu)化都是采用不確定集的形式描述隨機(jī)變量的取值，所以正常場(chǎng)景隨機(jī)變量的具體取值并不會(huì)影響這2種方法的日前決策結(jié)果，故10種隨機(jī)場(chǎng)景下兩者的日前總運(yùn)行成本不會(huì)隨場(chǎng)景變化。從表1可以得出：傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化由于只考慮最極端的情況，其保守性較高，然而極端場(chǎng)景出現(xiàn)的概率很低，傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性較差；分布魯棒優(yōu)化利用隨機(jī)變量的概率分布構(gòu)建矩不確定集，限制了隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)分布信息，因此分布魯棒優(yōu)化的結(jié)果反映了多數(shù)情況下的較優(yōu)解，與確定性規(guī)劃結(jié)果差距較小，既具有一定的魯棒性，又不會(huì)過(guò)于保守。

表1 不同優(yōu)化方法結(jié)果對(duì)比

4.3 PET定期檢修時(shí)的日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度

PET定期檢修是保障配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作。為了保證工業(yè)園區(qū)負(fù)載的穩(wěn)定電力供應(yīng)，2臺(tái)PET通過(guò)不同電壓等級(jí)的交直流母線(xiàn)形成集群結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器定期檢修時(shí)，日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度可以調(diào)整集群結(jié)構(gòu)下PET的端口功率，在保證系統(tǒng)所有負(fù)荷持續(xù)供電的前提下，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。下面分析PET定期檢修時(shí)端口功率的變化。

a)檢修狀態(tài)1——09：00至10:00時(shí)段PET1 380 V AC端口檢修。

正常工況與檢修狀態(tài)1工況下PET端口功率如圖3、圖4所示，端口功率流向通過(guò)箭頭表示，計(jì)及PET內(nèi)部損耗時(shí)，每臺(tái)PET可實(shí)現(xiàn)功率平衡。由于2臺(tái)PET性能指標(biāo)一致，正常工況下，2臺(tái)PET對(duì)應(yīng)端口功率值較為近似，工業(yè)園區(qū)系統(tǒng)處于“對(duì)稱(chēng)”的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)PET1 380 V AC端口進(jìn)行檢修時(shí)，該端口功率為0，其余端口處于正常運(yùn)行狀態(tài)，PET2實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)移功能，PET2 380 V AC端口提高輸出功率，從而保證380 V AC母線(xiàn)上負(fù)載的穩(wěn)定功率供應(yīng)。在工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度下，2臺(tái)變壓器各端口功率重新分配，從而實(shí)現(xiàn)檢修狀態(tài)下的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。

圖3 09：00至10：00時(shí)段正常工況下PET端口功率

圖4 09：00至10：00時(shí)段檢修狀態(tài)1下PET端口功率

b)檢修狀態(tài)2——16：00至17：00時(shí)段PET2整機(jī)檢修。

正常工況與檢修狀態(tài)2下PET端口功率如圖5、圖6所示，端口功率流向通過(guò)箭頭表示，計(jì)及PET內(nèi)部損耗時(shí)，每臺(tái)PET可實(shí)現(xiàn)功率平衡。當(dāng)PET2進(jìn)行整機(jī)檢修時(shí)，該P(yáng)ET各端口功率為0，PET1實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)移功能，PET1各端口提高輸出功率，保證各母線(xiàn)上負(fù)載的穩(wěn)定功率供應(yīng)?？梢钥闯?，即使其中一臺(tái)PET進(jìn)行整機(jī)檢修維護(hù)，由于工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)具備集群結(jié)構(gòu)，仍然可以進(jìn)行日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前狀況下的運(yùn)行成本最優(yōu)。

圖5 16：00至17：00時(shí)段正常工況下PET端口功率

圖6 16:00至17:00時(shí)段檢修狀態(tài)2下PET端口功率

5 結(jié)論

本文以國(guó)內(nèi)首個(gè)基于PET的工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)工業(yè)園區(qū)光伏出力與負(fù)荷的不確定性問(wèn)題，構(gòu)建基于分布魯棒優(yōu)化的矩不確定集，建立工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型，通過(guò)典型場(chǎng)景與檢修工況的仿真，以及與其他優(yōu)化方法的對(duì)比分析，驗(yàn)證了該方法在工業(yè)園區(qū)日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化問(wèn)題中的可行性與有效性。得到結(jié)論如下：

a)工業(yè)園區(qū)交直流混合配電系統(tǒng)包含大量的光伏與負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，利用歷史數(shù)據(jù)的一階矩和二階矩信息構(gòu)造矩不確定集合。該集合較傳統(tǒng)不確定集更為完善，可以反映隨機(jī)變量的數(shù)據(jù)分布信息，日前調(diào)度結(jié)果符合預(yù)期，適用于交直流混合配電系統(tǒng)。

b)與傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化對(duì)比可知，分布魯棒優(yōu)化避免了保守性過(guò)高，大大減少工業(yè)園區(qū)的日前運(yùn)行成本，其優(yōu)化結(jié)果與確定性規(guī)劃較為近似。該方法既具有一定的魯棒性，結(jié)果又不會(huì)過(guò)于保守。

c)當(dāng)PET維護(hù)檢修時(shí)，由于工業(yè)園區(qū)集群結(jié)構(gòu)的配電靈活性，基于矩不確定性的分布魯棒優(yōu)化可以重新分配PET的端口功率，保證檢修狀態(tài)下工業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。