廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司柳州供電局 楊遠(yuǎn)鋒
當(dāng)前我國(guó)能源體系仍然以煤炭等非可再生化石能源為主,非可再生能源的消耗和生態(tài)環(huán)境被破壞的問(wèn)題日趨嚴(yán)重[1]。在我國(guó)提出2030、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”的雙碳目標(biāo)[2]后,因風(fēng)電、光伏發(fā)電出力在電網(wǎng)中的隨機(jī)性和不確定性特征[3],為促進(jìn)低碳排放,提高可再生能源的利用率,國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)以風(fēng)電、光伏發(fā)電等的綜合能源(Integrated Energy System,IES)展開(kāi)了研究[4]。
采用隨機(jī)優(yōu)化和魯棒優(yōu)化的調(diào)度方法能提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)性[5]?;赟P 理論構(gòu)建的多時(shí)間尺度優(yōu)化模型通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)度的方法難以提高決策魯棒性[6],而引入仿射運(yùn)算的RO 方法降低決策的保守度有限[7]。因此,文中提出一種DRO 調(diào)度方法,用以提高決策魯棒性和保守度,并通過(guò)算例進(jìn)行分析。
對(duì)于確定性電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型由輻射狀配電網(wǎng)模型、調(diào)控設(shè)備模型、多類(lèi)型源儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)優(yōu)化調(diào)度模型組成,而調(diào)控設(shè)備模型包含OLTC 模型、并聯(lián)電容器模型、PV 模型、WT 模型、ESS 模型,其框架如圖1所示[8]。因風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源處理在電網(wǎng)中的不確定性,根據(jù)難以獲取的概率密度不確定性刻畫(huà)的SP 魯棒性低,RO 方法的高魯棒性、高保守性特點(diǎn)對(duì)于決策的經(jīng)濟(jì)性差[6]。為此提出了綜合SP 和RO 的DRO 調(diào)度方法。
圖1 對(duì)于確定性電網(wǎng)的調(diào)度模型
文獻(xiàn)[8]通過(guò)引入置信度的概念,給出范數(shù)置信度系數(shù)對(duì)不確定變量的分布范圍進(jìn)行限制,其表達(dá)式如式(1)所示,式中:θ 表示置信度;α 表示范數(shù)置信度系數(shù);K 表示實(shí)際場(chǎng)景數(shù);L 表示K個(gè)場(chǎng)景數(shù)下聚類(lèi)所得離散場(chǎng)景數(shù),在該離散場(chǎng)景中不確定變量初始概率分布f0可通過(guò)置信度進(jìn)行表達(dá),如式(2)所示。
制置信度系的值越大,魯棒性就越強(qiáng),保守度也就越高,反之亦然。通過(guò)置信度可獲得不確定變量分布的集合?;谏鲜龈拍睿紤]下述約束條件:決策變量不等式約束;風(fēng)電、光伏發(fā)電動(dòng)作以及電網(wǎng)安全性約束;變量等式約束;潮流分布和設(shè)備動(dòng)作特性約束;不確定性變量的離散約束;二階錐約束,可通過(guò)矩陣方式對(duì)DRO 調(diào)度進(jìn)行表達(dá),目標(biāo)函數(shù)如式(3)所示,式中x 表示第一階段變量;ys表示第二階段決策變量;Ys第二階段變量可行域;Ψ 表示不確定變量的分布集合;fs表示第s 個(gè)離散場(chǎng)景的概率;T 表示時(shí)刻。最后通過(guò)運(yùn)用C&CG 算法對(duì)其進(jìn)行求解,其流程如圖2所示。
圖2 DRO 調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解流程
通過(guò)在仿真系統(tǒng)上測(cè)試,對(duì)DRO 調(diào)度模型和算法的準(zhǔn)確性及有效性進(jìn)行驗(yàn)證,系統(tǒng)配置OLTC、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、并聯(lián)電抗器、儲(chǔ)能裝置等設(shè)備,系統(tǒng)各設(shè)備參數(shù)為:電壓12.6V、有功功率3802kW、無(wú)功功率2695kVar、光伏發(fā)電600kVA、風(fēng)力發(fā)電1200kVA、并聯(lián)電容器600kVar、儲(chǔ)能裝置容量1200kWh,儲(chǔ)能裝置充/放電系數(shù)為0.95/1.25。
基于文中所述DRO 調(diào)度模型,每1h 控制OLTC、并聯(lián)電抗器、儲(chǔ)能裝置的調(diào)度決策進(jìn)行求解,在白天低谷時(shí)段,光伏發(fā)電發(fā)出大量有功功率時(shí),可通過(guò)調(diào)節(jié)OLTC 調(diào)節(jié)電壓幅值,儲(chǔ)能裝置可從網(wǎng)上吸收過(guò)剩電能進(jìn)行儲(chǔ)存;在夜晚低谷時(shí)段,儲(chǔ)能裝置放電為電網(wǎng)提供有功功率,通過(guò)改變潮流流動(dòng)減少電網(wǎng)線損。在白天低谷時(shí)段,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電為電網(wǎng)提供支撐,儲(chǔ)能裝置吸收有功功率,在夜間峰谷時(shí)段,風(fēng)力發(fā)電向電網(wǎng)輸入大量無(wú)功調(diào)節(jié)電壓,光伏發(fā)電有功功率的削弱在儲(chǔ)能裝置充放電條件下得到緩解,儲(chǔ)能裝置有利于清潔能源的消納,降低了棄風(fēng)的現(xiàn)象,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
綜上,文中提出的DRO 調(diào)度方法,對(duì)光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能裝置構(gòu)建的新型電力系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的有功損耗和光伏發(fā)電有功功率的削減,對(duì)于系統(tǒng)存在的隨機(jī)性和不確定性可靈活性調(diào)度儲(chǔ)能裝置,在提高風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的利用率同時(shí),也保證了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。