摘 要：常規(guī)的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法主要使用SADMM（Synchronous Alternating Direction Multiplier Method，SADMM）同步交替方向乘子法劃分調(diào)度指標，易受日前電壓修正作用影響，導(dǎo)致調(diào)度性能低下，因此，在新能源接入下，需要研究一種全新的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法，即構(gòu)建了計及柔性負荷配電網(wǎng)供給側(cè)多尺度調(diào)度模型，設(shè)計了配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度雙層優(yōu)化調(diào)度框架，從而完成了配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度。試驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法的調(diào)度性能良好，能有效降低調(diào)度懲罰成本，具有一定的經(jīng)濟價值，為推動配電網(wǎng)調(diào)度可持續(xù)發(fā)展做出了一定貢獻。

關(guān)鍵詞：新能源接入；配電網(wǎng)；供給側(cè)；多時間尺度；調(diào)度

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新能源接入后，配電網(wǎng)供給側(cè)的電源輻射發(fā)生了一定改變，供配電網(wǎng)損持續(xù)升高，嚴重影響了配電網(wǎng)的供配電質(zhì)量[1]。配電網(wǎng)調(diào)度主要包括負荷預(yù)測、電源調(diào)度和跨區(qū)調(diào)度等環(huán)節(jié)，可合理分配未來約24h的電力需求，提高調(diào)度的精細性[2]。研究表明，進行多時間尺度調(diào)度時需要綜合考慮電網(wǎng)調(diào)度成本和新能源利用率等問題[3]，但目前大多數(shù)常規(guī)調(diào)度方法存在成本與效益矛盾，不符合目前的配電網(wǎng)調(diào)度經(jīng)濟性要求。為了解決上述問題[4]，需要研究一種有效的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法。

事實上，配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度存在3個關(guān)鍵步驟。其一，根據(jù)配電網(wǎng)的特點和需求，建立多時間尺度的模型，包括長時間尺度的優(yōu)化模型和短時間尺度的實時調(diào)度模型[5]。其二，對新能源的出力進行預(yù)測。其三，根據(jù)預(yù)測的新能源出力和負荷制定優(yōu)化調(diào)度策略。其四，通過自動化技術(shù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度的自動化運行[6]。結(jié)合上述配電網(wǎng)調(diào)度重點，本文考慮新能源接入，設(shè)計了一種全新的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法。

1 新能源接入下配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法設(shè)計

1.1 計及柔性負荷構(gòu)建配電網(wǎng)供給側(cè)多尺度調(diào)度模型

在電力系統(tǒng)運行中，柔性負荷是一種具有高度靈活性的負荷，能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度指令，實現(xiàn)“源”“荷”間的有效互動，從而為多尺度調(diào)度提供更大的便利性和效益。因此，構(gòu)建一個計及柔性負荷的配電網(wǎng)供給側(cè)多尺度調(diào)度模型，對提高電力系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性具有重要意義。要構(gòu)建這樣一個模型，需要對柔性負荷的特性進行深入理解。柔性負荷具有高度的靈活性和可調(diào)節(jié)性，可以根據(jù)電網(wǎng)的運行情況和調(diào)度指令進行快速響應(yīng)和調(diào)整。這種特性使柔性負荷能夠在多尺度調(diào)度中發(fā)揮重要作用，從而提高調(diào)度效益。構(gòu)建多尺度調(diào)度模型時，需要考慮多個因素，包括購電成本、分布式調(diào)度成本和特殊懲罰成本等。這些成本在柔性負荷的調(diào)度過程中具有重要作用，直接影響多尺度調(diào)度的經(jīng)濟性和效益。在某些情況下，柔性負荷的調(diào)度可能會違反電網(wǎng)的運行規(guī)則或安全限制，此時就需要對特殊懲罰成本進行計算和控制。通過合理地控制特殊懲罰成本，可以提高多尺度調(diào)度的效益和穩(wěn)定性。柔性負荷懲罰成本minC的計算過程如公式（1）所示。

minC=Cpcc+CFL+CMR+CDERG （1）

式中：Cpcc代表購電成本；CFL代表柔性負荷調(diào)度成本；CMR代表分布式調(diào)度成本；CDERG代表特殊懲罰成本[7]。

其中，分布式調(diào)度是指通過協(xié)調(diào)配電網(wǎng)中的分布式電源和柔性負荷實現(xiàn)電網(wǎng)的高效運行。在多尺度調(diào)度中，需要對分布式調(diào)度成本進行合理的計算和控制，以確保調(diào)度的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。

當配電網(wǎng)的發(fā)電量無法滿足需求時，需要從上級電網(wǎng)購入電力。此時，購電成本就成為需要考慮的重要因素。為了更好地進行多尺度調(diào)度，需要對購電成本進行準確計算和預(yù)測。購電成本CP如公式（2）所示。

CP=∑λPPP-?TPP （2）

式中：λP代表購電單價；PP代表功率交換值；?T代表調(diào)度時間間隔。

在新能源接入下，配電網(wǎng)供給側(cè)的單元運行成本由電網(wǎng)公司承擔[8]，儲能裝置在新能源接入的配電網(wǎng)中具有重要作用，可有效解決新能源出力的波動性和不確定性問題。因此在多尺度調(diào)度中需要考慮儲能裝置的投資和運行成本，以確保調(diào)度的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性?？梢愿鶕?jù)不同供電電源的儲能關(guān)系計算儲能裝置成本CDG-DAY，如公式（3）所示。

（3）

式中：fsum代表初始供電投資費用；r代表期望年限；ry代表年利率。

由此得到的廣義電網(wǎng)調(diào)度成本CESS如公式（4）所示。

CESS=∑∑（PESS×|PESS（T））×?T （4）

式中：PESS代表儲能單價；PESS（T）代表儲能裝置的供能功率。

根據(jù)上述廣義調(diào)度成本可以調(diào)整中斷負荷[9]，進行多尺度調(diào)度補償，得到的多尺度調(diào)度模型DDERG如公式（5）所示。

DDERG=∑∑χDERG（CESS×PDERG） （5）

式中：χDERG代表新能源出力值；PDERG代表新能源電源數(shù)量。

基于以上考慮因素，構(gòu)建一個計及柔性負荷的配電網(wǎng)供給側(cè)多尺度調(diào)度模型。該模型綜合考慮了購電成本、分布式調(diào)度成本、特殊懲罰成本、新能源出力和儲能裝置成本等多個因素，以實現(xiàn)經(jīng)濟、高效且穩(wěn)定的配電網(wǎng)運行和調(diào)度。采用該模型可以更好地協(xié)調(diào)配電網(wǎng)中的各種資源和負荷，提高電力系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性，有效削減商業(yè)補償成本，最大程度上提高配電網(wǎng)供給側(cè)的經(jīng)濟收益。

1.2 設(shè)計配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度雙層優(yōu)化調(diào)度框架

新能源接入配電網(wǎng)后，原本的配電網(wǎng)復(fù)雜度增加，產(chǎn)生了全新的獨立依賴關(guān)系，為了實現(xiàn)調(diào)度協(xié)同并降低配電網(wǎng)調(diào)度經(jīng)濟運行成本，本文根據(jù)配電網(wǎng)的消納關(guān)系設(shè)計了配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度雙層優(yōu)化調(diào)度框架。該框架旨在實現(xiàn)配電網(wǎng)的調(diào)度協(xié)同，降低運行成本，提高經(jīng)濟效益。如圖1所示。

由圖1可知，在這個框架中，分布式自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（Autonomous

Decentralized Network，ADN）調(diào)度中心具有核心作用，負責整體調(diào)度和協(xié)調(diào)。配電系統(tǒng)是框架的基礎(chǔ)，包括原有的配電設(shè)備和新能源設(shè)備，是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時，為了增強系統(tǒng)的靈活性和可靠性，引入微網(wǎng)群，以形成更靈活的調(diào)度方式。在供電方面，可控電源、儲能系統(tǒng)與傳統(tǒng)電源共同構(gòu)成了多樣化的供給側(cè)資源。這些資源可以根據(jù)需求進行調(diào)度和控制，從而保障整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。在需求方面，配電網(wǎng)會面臨來自不同地區(qū)和用戶的多樣化負荷需求。為了更好地進行匹配，引入基于功率線通信的能量互換技術(shù)（Power Line Communication-based Cooperative Inverter Energy Exchange Technology，PCCI），通過不同區(qū)域間的能量交換優(yōu)化能源利用，降低供電成本。最重要的是，可再生能源的接入使系統(tǒng)具備了更好的環(huán)保性能和能源可持續(xù)性。在這個框架中，合理地整合了可再生能源負荷，更有效地利用了清潔能源。該配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度雙層優(yōu)化調(diào)度框架提供了一個全面的解決方案，通過充分考慮各種資源的特性和相互關(guān)系，實現(xiàn)了配電網(wǎng)的智能化調(diào)度和高效運行。

上述配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度雙層優(yōu)化調(diào)度框架主要將最低網(wǎng)損作為調(diào)度目標，利用功率控制中心（Power Control Center，PCC）獲取調(diào)度決策變量，由此生成調(diào)度決策式minfloss，如公式（6）所示。

minfloss=∑∑PLOSS （6）

式中：PLOSS代表調(diào)度網(wǎng)損。

根據(jù)上述調(diào)度框架可以判斷不同時刻的出力約束關(guān)系，調(diào)整多時間尺度調(diào)度閾值。配電網(wǎng)供給側(cè)的時間調(diào)度周期不斷發(fā)生變化，本文設(shè)計的優(yōu)化調(diào)度框架將4個調(diào)度周期合成1個調(diào)度周期，生成并網(wǎng)模式下的調(diào)度目標函數(shù)，從而獲取有效的平衡功率約束值，此時得到的調(diào)度負荷關(guān)系如公式（7）所示。

PCCmin≤PCCi（t）≤PCCmax （7）

式中：PCCmin代表聯(lián)絡(luò)線功率最小值；PCCi（t）代表t時刻的聯(lián)絡(luò)線功率；PCCmax代表聯(lián)絡(luò)線功率最大值。

使用上述多時間尺度調(diào)度框架可以快速調(diào)整調(diào)度限制值，從根本上降低調(diào)度懲罰成本，提高電網(wǎng)調(diào)度的綜合性能。

2 試驗

為了驗證設(shè)計的新能源接入下配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法的調(diào)度效果，本文配置了符合試驗要求的試驗環(huán)境，將其與文獻[5]、文獻[6]2種常規(guī)配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法進行了對比試驗，具體如下。

2.1 試驗準備

結(jié)合配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度試驗要求，本文將IEEE33節(jié)點作為試驗?zāi)０澹杉硡^(qū)域24h的負荷數(shù)據(jù)進行仿真分析，再根據(jù)多時間尺度調(diào)度試驗規(guī)劃確定調(diào)度區(qū)域，構(gòu)建的試驗算例仿真分析模型如圖2所示。

由圖2可知，上述試驗節(jié)點算例仿真模型符合風(fēng)光消納與出力的關(guān)系，能根據(jù)柔性負荷變化狀態(tài)進行調(diào)度跟蹤。在風(fēng)電和光伏發(fā)電模型中，風(fēng)電容量為100kW，光伏容量為80kW；無功補償裝置容量為0.65mVar，有功裝置容量為0.2mW；調(diào)度時間尺度為1h，調(diào)度范圍為33個節(jié)點；節(jié)點電壓上、下限為0.95p.u.～1.05p.u.；線路容量限制在200kVA；功率因素為0.9～1。

2.2 試驗結(jié)果與討論

根據(jù)上述試驗準備，可以進行配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度試驗，即預(yù)設(shè)了試驗調(diào)度集群，將2023.1.5—2023.1.12作為調(diào)度時間，此時，分別使用本文設(shè)計的新能源接入下配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法（方法一）、文獻[5]的基于VMD-MPC法的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法（方法二）以及文獻[6]的考慮光儲熱關(guān)系的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法（方法三）進行配電網(wǎng)調(diào)度，使用femind智能調(diào)度軟件記錄3種方法在不同日期下的調(diào)度性能指標（調(diào)度負荷值、調(diào)度電壓偏差率、調(diào)度響應(yīng)精度和調(diào)度懲罰成本，得到的調(diào)度試驗結(jié)果見表1。

由表1可知，在不同調(diào)度時間下，本文設(shè)計方法的調(diào)度負荷、調(diào)度電壓偏差率和調(diào)度懲罰成本較低，調(diào)度響應(yīng)精度較高；文獻[5]、文獻[6]方法的調(diào)度負荷、調(diào)度電壓偏差率和調(diào)度懲罰成本相對較高，調(diào)度響應(yīng)精度偏低。上述試驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法的調(diào)度效果較好，具有可靠性和一定的應(yīng)用價值。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，新能源在能源供應(yīng)中的比例逐漸增加。很多新能源具有間歇性和不穩(wěn)定性，無法保證原本的供配電質(zhì)量。多時間尺度調(diào)度可以對新能源的出力進行預(yù)測和控制，從而降低新能源出力波動對電力系統(tǒng)的影響，提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。因此，本文考慮新能源接入，設(shè)計了一種全新的配電網(wǎng)供給側(cè)多時間尺度調(diào)度方法。試驗結(jié)果表明，本文設(shè)計方法的調(diào)度效果較好，調(diào)度成本較低，具有可靠性和一定的應(yīng)用價值，為提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟性、促進新能源的發(fā)展和利用做出了一定貢獻。

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