董雷，魯?shù)さ?，陳乃仕，蒲天驕，王曉輝

(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京市 102206；2.中國電力科學(xué)研究院，北京市 100192)

含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度研究

董雷1，魯?shù)さ?，陳乃仕2，蒲天驕2，王曉輝2

(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京市 102206；2.中國電力科學(xué)研究院，北京市 100192)

隨著分布式電源、儲能和柔性負(fù)荷等新型元素的接入，含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)(active distribution network, ADN)成為未來配電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)可實現(xiàn)潮流的靈活控制、區(qū)域間功率的相互支援以及更大范圍內(nèi)資源的優(yōu)化配置等。該文針對含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)，建立了考慮分布式電源就地充分消納的“區(qū)域自治-全局協(xié)調(diào)優(yōu)化”的分層優(yōu)化調(diào)度架構(gòu)。區(qū)域自治以區(qū)域調(diào)度費用最低為目標(biāo)，采用分布式模型預(yù)測控制(distributed model predictive control，DMPC)對區(qū)域內(nèi)可控分布式電源、儲能和柔性負(fù)荷等可控資源進(jìn)行優(yōu)化控制。全局協(xié)調(diào)優(yōu)化在區(qū)域自治的基礎(chǔ)上，以全網(wǎng)運行成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，利用柔性直流裝置靈活調(diào)節(jié)區(qū)域間功率，使分布式電源在更大范圍內(nèi)得到充分消納。最后通過仿真驗證了DMPC對區(qū)域內(nèi)可控資源有功出力控制的高效性；多場景仿真結(jié)果表明，全局協(xié)調(diào)優(yōu)化可通過柔性直流裝置在更大范圍實現(xiàn)區(qū)域間功率的相互支援，促進(jìn)分布式電源的最大消納，提高主動配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

主動配電網(wǎng)(ADN)；柔性直流裝置；分層優(yōu)化架構(gòu)；分布式模型預(yù)測控制(DMPC)；多場景仿真

0 引 言

為提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，分布式電源、儲能和柔性負(fù)荷等可控資源在配電網(wǎng)中的比例不斷攀升。為使配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)高效的運行，要對接入配電網(wǎng)的各種可控資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，降低分布式電源帶來的不利影響，提高配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度架構(gòu)、優(yōu)化策略及優(yōu)化模型等方面已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，取得了很多成果[1-5]。文獻(xiàn)[6]對考慮電壓敏感性負(fù)荷及儲能電池等柔性負(fù)荷的主動配電網(wǎng)(active distribution network, ADN)進(jìn)行了多源協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，并對電源出力、無功源及柔性負(fù)荷進(jìn)行了控制。文獻(xiàn)[7]研究了正常態(tài)下主動配電網(wǎng)的多時間尺度分布式電源協(xié)調(diào)控制框架，提出了基于最優(yōu)潮流的主動配電網(wǎng)全局優(yōu)化算法和基于功率控制誤差的主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制算法。文獻(xiàn)[8]研究了主動配電網(wǎng)快速仿真、多源協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略以及多源協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略評估等關(guān)鍵技術(shù)，并設(shè)計了主動配電網(wǎng)多源協(xié)同優(yōu)化調(diào)度的應(yīng)用場景。

上述文獻(xiàn)中，主動配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度研究主要集中在根據(jù)分布式電源、儲能、柔性負(fù)荷等可控資源的運行特性進(jìn)行多種資源的優(yōu)化配置，沒有考慮電力裝置在優(yōu)化調(diào)度中的影響。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，柔性直流裝置進(jìn)入了人們的視野。柔性直流裝置可實現(xiàn)饋線間的合環(huán)運行，通過調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)潮流功率實現(xiàn)區(qū)域間功率的相互支援，在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)可控資源的優(yōu)化配置和負(fù)載均衡。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對柔性直流裝置的研究大多集中在高壓交直流輸電網(wǎng)中，主要研究其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、潮流計算模型或求解最優(yōu)潮流[9-12]，較少研究柔性直流裝置在配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方面的作用。

模型預(yù)測控制(model predictive control，MPC)釆用實時預(yù)測、滾動優(yōu)化和反饋校正機(jī)制，對干擾和不確定性因素有較好的適應(yīng)性，可達(dá)到較好的控制性能，因此得到了廣泛的關(guān)注和大量的應(yīng)用[13-14]。MPC主要分為3種，即：集中式MPC、分散式MPC及分布式MPC。分布式模型預(yù)測控制(distributed model predictive control，DMPC)因其控制速度快，精度高，魯棒性好，近年來在電力系統(tǒng)中的電壓控制、頻率控制及AGC控制等方面得到了大量的研究與應(yīng)用[15-16]。

本文基于上述研究成果，建立含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)“區(qū)域自治-全局協(xié)調(diào)優(yōu)化”的分層優(yōu)化調(diào)度架構(gòu)。通過研究以DMPC為基礎(chǔ)的區(qū)域自治策略和以柔性直流裝置為控制中心的全局協(xié)調(diào)優(yōu)化策略來實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)可控資源的有效優(yōu)化控制，并發(fā)揮柔性直流裝置靈活控制潮流的優(yōu)勢，在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)分布式電源最大消納，提高主動配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。最后通過算例及仿真結(jié)果對所提的技術(shù)方案進(jìn)行驗證。

1 柔性直流裝置模型

柔性直流裝置聯(lián)接有源交流網(wǎng)絡(luò)時的穩(wěn)態(tài)物理模型如圖1所示。

圖1 柔性直流裝置穩(wěn)態(tài)物理模型Fig.1 Steady physical model of flexible DC device

圖中：L為柔性直流裝置的等效電感；R為柔性直流裝置功率損耗的等效電阻；Ps、Qs分別為交流系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率；Pc為柔性直流裝置吸收的有功功率(定義電流正方向由交流流向直流側(cè))。

(1)

(2)

式中δ為交流側(cè)系統(tǒng)電壓相位超前柔性直流裝置交流側(cè)電壓基波相位的角度。

考慮到柔性直流裝置穩(wěn)態(tài)運行時損耗波動較小，可以做如下近似：

(3)

式中系數(shù)k1、k2及α?xí)S著功率流動方向的改變而改變。

(4)

由于柔性直流裝置工作時開關(guān)損耗和運行損耗較大，本文中設(shè)置了柔性直流裝置的運行成本，以引導(dǎo)調(diào)度工作人員合理使用柔性直流裝置，延長柔性直流裝置的使用壽命。

柔性直流裝置運行成本為

(5)

式中a2、a1、a0為柔性直流裝置損耗成本系數(shù)。

2 含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型

2.1 可控資源模型

(1)柔性負(fù)荷。柔性負(fù)荷調(diào)度成本為

(6)

式中：cr為柔性負(fù)荷調(diào)度成本系數(shù)；M、N分別為柔性負(fù)荷中可間斷負(fù)荷和連續(xù)負(fù)荷的種類；Pm(t)、Pn(t)分別為連續(xù)負(fù)荷和可間斷負(fù)荷的第m、n種在t時段的功率消耗；xm,t為可間斷負(fù)荷中第m種在t時段的開關(guān)變量(0-1變量)。

(2)儲能。儲能的調(diào)度成本為

(7)

式中：cs為蓄電池的調(diào)度成本系數(shù)；Pstorj(t)為儲能電池的充放電功率。

(3)可控分布式電源調(diào)度成本。

CMTl(t)=blPMTl2(t)

(8)

式中：bl為可控分布式電源調(diào)度成本系數(shù)；PMTl(t)為第l個可控分布式電源的有功出力。

為使自治區(qū)域內(nèi)的不可控分布式電源(風(fēng)電、光電等)實現(xiàn)就地最大消納，本文假設(shè)不可控分布式電源的調(diào)度成本為0。

2.2 區(qū)域自治

區(qū)域自治的技術(shù)路線圖如圖2所示。首先確定自治區(qū)域的優(yōu)化目標(biāo)。建立區(qū)域內(nèi)可控資源的受控模型，然后利用DMPC進(jìn)行在線滾動優(yōu)化控制，實現(xiàn)自治區(qū)域內(nèi)可控資源最優(yōu)出力的有效控制。

圖2 區(qū)域自治技術(shù)路線圖Fig.2 Technology roadmap of regional autonomy

2.2.1 系統(tǒng)預(yù)測模型

以DMPC理論為基礎(chǔ)，建立區(qū)域內(nèi)可控分布式電源、儲能、負(fù)荷及區(qū)域交換功率的預(yù)測模型。

可控分布式電源預(yù)測模型：

PMT(k)=PMT(k-1)+ΔPMT(k-1)

(9)

柔性負(fù)荷預(yù)測模型：

(10)

儲能預(yù)測模型：

Pstor(k)=Pstor(k-1)+ΔPstor(k-1)

(11)

Pstor(k)=PL(k)-PMT(k)-PDG(k)-Pf(k)

(12)

(13)

式中：PDG(k)、PCL(k)分別為k時刻不可控分布式電源有功出力及系統(tǒng)的剛性負(fù)荷；PL(k)為區(qū)域總負(fù)荷。

區(qū)域交換功率預(yù)測模型：

Pf(k)=Pf(k-1)+ΔPf(k-1)

(14)

令：

可知:

2.2.2 區(qū)域自治優(yōu)化目標(biāo)

一個優(yōu)化周期內(nèi)可控分布式電源、柔性負(fù)荷和儲能調(diào)度費用最低。

(15)

式中NR、NS、NG分別為柔性負(fù)荷、儲能、可控分布式電源的數(shù)量。

2.2.3 約束條件

(1)區(qū)域內(nèi)有功功率平衡：

(16)

(2)柔性負(fù)荷約束

柔性負(fù)荷平衡約束：

(17)

柔性負(fù)荷上下限約束：

(18)

式中：ΔPαmax為柔性負(fù)荷最大變化量限制；Pαsum表示1個周期內(nèi)任一類柔性負(fù)荷的總量，為恒定常數(shù)，α=m,n。

(3)儲能裝置荷電狀態(tài)約束：

(19)

蓄電池的功率約束為：

(20)

(21)

(4)可控分布式電源：

PMTmin≤PMTl(t)≤PMTmax

(22)

式中PMTmin和PMTmax分別表示可控分布式電源的最小和最大出力限制。

2.3 全局協(xié)調(diào)優(yōu)化模型

全局協(xié)調(diào)優(yōu)化以區(qū)域自治優(yōu)化結(jié)果為基礎(chǔ)，建立全局協(xié)調(diào)優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，然后以柔性直流裝置為控制中心，靈活地調(diào)節(jié)主動配電網(wǎng)的潮流，實現(xiàn)各區(qū)域間潮流的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。全局協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)路線圖如圖3所示。

2.3.1 目標(biāo)函數(shù)

一個優(yōu)化周期內(nèi)含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)運行成本最低：

(23)

式中：NF、NC分別為主動配電網(wǎng)饋線、柔性直流裝置數(shù)量；cf(t)為上級電網(wǎng)分時電價；Pf(t)為饋線上的傳輸功率。

圖3 全局協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)路線圖Fig.3 Technology roadmap of global coordinating optimization

2.3.2 約束條件

(1)功率平衡約束：

(24)

(2)交流線路約束。

饋線功率：

(25)

節(jié)點電壓約束：

Ui.min≤Ui≤Ui.max

(26)

(3)直流線路約束：

Idc.min≤Idc≤Idc.max

(27)

Udc.min≤Udc≤Udc.max

(28)

式中Idc.max、Idc.min、Udc.min和Udc.max分別為直流線路電流及電壓的上下限。

(4)柔性直流裝置約束。

電壓約束：

Uc.min≤Uc≤Uc.max

(29)

功率約束：

(30)

式中：Uc.min和Uc.max分別為柔性直流裝置電壓上下限；Idc.max為柔性直流裝置電流上限。

3 仿真分析

本文參考延慶低壓直流配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合11kV配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE33節(jié)點系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計算，算例系統(tǒng)及參數(shù)詳見附錄A。仿真時采用分時電價模式，引導(dǎo)主動配電網(wǎng)內(nèi)各可控資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。

3.1 區(qū)域自治

3.1.1 分布式模型預(yù)測有功控制效果

圖4為自治區(qū)域2中儲能在00:00時刻采用DMPC、MPC與傳統(tǒng)控制方法的控制效果對比圖。仿真結(jié)果說明，在相同的控制優(yōu)化目標(biāo)下，DMPC達(dá)到儲能出力預(yù)期的控制效果需要15s，在控制過程中波動最??；而MPC和傳統(tǒng)控制方法分別需要22s和30s，控制過程中波動較大。相較之下DMPC控制速度快，波動范圍小，穩(wěn)定性高，可有效地實現(xiàn)儲能設(shè)備的最優(yōu)出力控制。

圖4 優(yōu)化控制方法效果對比Fig.4 Comparison of optimal control methods’ effect

3.1.2 區(qū)域自治優(yōu)化結(jié)果

本文仿真算例含有3個自治區(qū)域。下文以自治區(qū)域2和3的仿真結(jié)果為例進(jìn)行說明。

圖5和圖7分別為自治區(qū)域2和3優(yōu)化前后交換功率對比圖。圖6和圖8分別為自治區(qū)域2和3優(yōu)化后各可控資源的出力結(jié)果。

圖5 自治區(qū)域2優(yōu)化前后交換功率Fig.5 Exchange power of autonomous region 2 before and after optimization

圖6 自治區(qū)域2優(yōu)化后各可控資源出力Fig.6 Active power output of controllable resources in autonomous region 2

圖7 自治區(qū)域3優(yōu)化前后交換功率Fig.7 Exchange power of autonomous region 3 before and after optimization

圖8 自治區(qū)域3優(yōu)化后各可控資源出力Fig.8 Active power output of controllable resources in autonomous region 3

仿真結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化后，自治區(qū)域2和自治區(qū)域3的區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率在負(fù)荷高峰時段明顯降低，在負(fù)荷平時段變動較小，在負(fù)荷低谷時段明顯升高，降低了區(qū)域調(diào)度費用，提高了配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。這是由于在負(fù)荷低谷時段電網(wǎng)電價較低，自治區(qū)域內(nèi)的儲能裝置進(jìn)行充電，因此區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率曲線上升。在負(fù)荷平時時段，自治區(qū)域?qū)⒇?fù)荷高峰時段的柔性負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，但由于儲能和微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力，抵消了負(fù)荷的增長，因此交換功率基本維持不變。在負(fù)荷高峰時段，兩個自治區(qū)域由于柔性負(fù)荷的轉(zhuǎn)移及區(qū)域內(nèi)儲能和微型燃?xì)廨啓C(jī)放電，區(qū)域的交換功率大大降低。

還可以發(fā)現(xiàn)，自治區(qū)域2由于風(fēng)機(jī)出力小于區(qū)域內(nèi)負(fù)荷，可通過區(qū)域自治實現(xiàn)分布式電源就地消納，區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率為正(向區(qū)域供電)。而自治區(qū)域3在大部分時間內(nèi)風(fēng)機(jī)出力大于區(qū)域內(nèi)負(fù)荷，風(fēng)機(jī)的發(fā)電量通過區(qū)域自治不可實現(xiàn)完全就地消納，會產(chǎn)生棄風(fēng)，造成能源的浪費。因此需要進(jìn)行全局協(xié)調(diào)優(yōu)化，將自治區(qū)域3中未消納的分布式電源出力轉(zhuǎn)移到區(qū)域外進(jìn)行消納，以實現(xiàn)分布式電源的最大消納。

3.2 全局協(xié)調(diào)優(yōu)化

本文在全局協(xié)調(diào)優(yōu)化時采用分場景仿真，以突出柔性直流裝置靈活調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)潮流，實現(xiàn)區(qū)域間功率的相互支援的優(yōu)勢(仿真中采用的柔性直流裝置為電壓源換流器(voltage source converter，VSC)。

場景1：柔性直流裝置VSC1、VSC2、VSC3不工作。

在此場景下，自治區(qū)域1、2、3分別通過相鄰的高壓交流網(wǎng)絡(luò)供電，由于自治區(qū)域1、2的聯(lián)絡(luò)線交換功率一直為正(向區(qū)域供電為正)，不會出現(xiàn)功率倒送，則區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率不變(為區(qū)域自治得到的結(jié)果)。自治區(qū)域3在6:00～11:00時段，聯(lián)絡(luò)線交換功率不變，在1天內(nèi)其他時段不能將未消納的分布式電源出力轉(zhuǎn)移到區(qū)域外進(jìn)行利用，產(chǎn)生棄風(fēng)，交換功率變?yōu)?。圖9為自治區(qū)域3全局協(xié)調(diào)優(yōu)化后得到的交換功率與理想結(jié)果對比圖。圖10為場景1中柔性直流裝置VSC1、VSC2、VSC3輸送功率。

圖9 自治區(qū)域3優(yōu)化結(jié)果對比圖Fig.9 Comparison of optimal results of autonomous region 3

在場景1中全局協(xié)調(diào)優(yōu)化后各高壓交流網(wǎng)絡(luò)輸送功率如圖11所示，網(wǎng)絡(luò)潮流流向(箭頭)如圖12所示。

場景2：柔性直流裝置VSC1不工作，VSC2、VSC3工作。

和場景1中一樣，自治區(qū)域1、2在此場景下區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率不變(為區(qū)域自治得到的結(jié)果)。自治區(qū)域3在6:00～11:00時段，聯(lián)絡(luò)線交換功率不變，但在1天內(nèi)的其他時段可通過柔性直流裝置VSC2和VSC3將未消納的分布式電源出力轉(zhuǎn)移到區(qū)域外進(jìn)行利用，區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率為負(fù)(向區(qū)域外送電)。仿真結(jié)果證明通過全局協(xié)調(diào)優(yōu)化，不僅在更大范圍實現(xiàn)了自治區(qū)域3內(nèi)風(fēng)電的優(yōu)化利用，還降低了自治區(qū)域1、2所在交流網(wǎng)絡(luò)向上級高壓交流電網(wǎng)的購電量，提高了全網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。

圖10 場景1中VSC1、VSC2、VSC3輸送功率Fig.10 Transportation power of VSC1,VSC2 and VSC3 in scenario 1

圖11 場景1各高壓交流網(wǎng)絡(luò)輸送功率Fig.11 Transportation power of high voltage AC networks in scenario 1

圖12 場景1網(wǎng)絡(luò)潮流流向圖Fig.12 Direction of power flow in scenario 1

圖13—14為場景2中全局協(xié)調(diào)優(yōu)化后柔性直流裝置輸送功率及各高壓交流網(wǎng)絡(luò)輸送功率。仿真表明，高壓交流網(wǎng)絡(luò)2由于負(fù)載轉(zhuǎn)供的影響，在0:00～6:00及11:00～24:00時間段供電功率明顯下降。場景2中網(wǎng)絡(luò)的潮流流向如圖15所示。

圖13 場景2中VSC1、VSC2、VSC3輸送功率Fig.13 Transportation power of VSC1,VSC2 and VSC3 in scenario 2

圖14 場景2各高壓交流網(wǎng)絡(luò)輸送功率Fig.14 Transportation power of high voltage AC networks in scenario 2

場景3：柔性直流裝置VSC1、VSC2、VSC3均工作(高壓交流網(wǎng)絡(luò)2聯(lián)絡(luò)線處故障)。

由于柔性直流裝置調(diào)控潮流產(chǎn)生的損耗費用高于饋線傳輸功率的損耗費用，為降低配電網(wǎng)運行費用，在6:00～11:00時段，將VSC3的傳輸功率降為0，自治區(qū)域3由高壓交流網(wǎng)絡(luò)3供電，在此場景下，在自治區(qū)域1、2、3區(qū)域聯(lián)絡(luò)線交換功率與場景2中相同。但由于故障，高壓交流網(wǎng)絡(luò)2輸送功率降為0。此時可通過柔性直流裝置VSC1和VSC2實現(xiàn)饋線間的合環(huán)運行,進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)供，利用高壓交流網(wǎng)絡(luò)1向自治區(qū)域1、2供電,提高了配電網(wǎng)調(diào)度運行的安全性和可靠性。

圖15 場景2網(wǎng)絡(luò)的潮流流向圖Fig.15 Direction of power flow in scenario 2

圖16—17為場景3中全局協(xié)調(diào)優(yōu)化后柔性直流裝置輸送功率及各高壓交流網(wǎng)絡(luò)輸送功率?？梢钥闯?，由于高壓交流網(wǎng)絡(luò)2聯(lián)絡(luò)線故障，柔性直流裝置進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)供，利用高壓交流網(wǎng)絡(luò)1向自治區(qū)域1、2所在的交流網(wǎng)絡(luò)供電，高壓交流網(wǎng)絡(luò)1輸送功率明顯增大，高壓交流網(wǎng)絡(luò)2輸送功率降為0，高壓交流網(wǎng)絡(luò)3輸送功率不變。場景3中網(wǎng)絡(luò)的潮流流向如圖18所示。

圖16 場景3中VSC1、VSC2、VSC3輸送功率Fig.16 Transportation power of VSC1,VSC2 and VSC3 in scenario 3

圖17 場景3各高壓交流網(wǎng)絡(luò)輸送功率Fig.17 Transportation power of high voltage AC networks in scenario 3

圖18 場景3網(wǎng)絡(luò)的潮流流向圖Fig.18 Direction of power flow in scenario 3

綜合場景1和2的仿真結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)在全局協(xié)調(diào)優(yōu)化中，柔性直流裝置可靈活地調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)潮流，通過饋線合環(huán)運行，將未消納的分布式電源出力輸送到區(qū)域外利用，在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)區(qū)域間功率的相互支撐，提高了配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。而場景2和3的仿真結(jié)果對比表明，在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生故障時，調(diào)度人員可通過柔性直流裝置實現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)移，在保證電網(wǎng)運行安全性的同時進(jìn)行潮流優(yōu)化，實現(xiàn)了安全性與經(jīng)濟(jì)性的雙贏。

4 結(jié) 論

考慮到柔性直流裝置在主動配電網(wǎng)調(diào)度運行中控制潮流的諸多優(yōu)勢，本文建立了含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)“區(qū)域自治-全局協(xié)調(diào)優(yōu)化”的分層優(yōu)化調(diào)度架構(gòu)。區(qū)域自治以DMPC理論為基礎(chǔ)，建立區(qū)域內(nèi)可控分布式電源、儲能和柔性負(fù)荷等可控資源的預(yù)測模型并進(jìn)行優(yōu)化求解，實現(xiàn)可控資源的最優(yōu)控制和分布式電源的就地消納。全局協(xié)調(diào)優(yōu)化以區(qū)域自治為基礎(chǔ)建立主動配電網(wǎng)全局協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，并利用柔性直流裝置實現(xiàn)區(qū)域間功率的靈活調(diào)度，達(dá)到正常狀態(tài)下分布式電源最大消納和故障狀態(tài)下主動配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運行的目標(biāo)。本文所研究的含柔性直流裝置的主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度在全局協(xié)調(diào)優(yōu)化中重點考慮了柔性直流裝置的作用，忽略了區(qū)域外可控資源對優(yōu)化調(diào)度的影響，后續(xù)還要對區(qū)域外可控資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化作進(jìn)一步的研究。

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(編輯 張媛媛)

附錄A

本文改進(jìn)后的算例和分時電價曲線分別如附圖A1和A2所示。取基準(zhǔn)值為：SB=1 000 MVA，UB=10 kV。系統(tǒng)中儲能、微型燃?xì)廨啓C(jī)、柔性負(fù)荷的調(diào)度成本參數(shù)見附表A1。

Optimizing Scheduling of Active Distribution Network with Flexible DC Devices

DONG Lei1, LU Dandan1, CHEN Naishi2, PU Tianjiao2, WANG Xiaohui2

(1. School of Electrical & Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China;2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China)

With the connection of new elements such as distributed generation, energy storage and flexible load and so on, the active distribution network (ADN) with flexible DC devices has become the future development direction of distribution network, which can adjust the power flow flexibly, realize the mutual assistance of power flow between areas and optimize the controllable resources in a wider scope. Considering local assumption of distributed generation, this paper establishes a "regional autonomy - global coordinating optimization" hierarchical scheduling architecture for the ADN with flexible DC devices. Regional autonomy takes the minimum scheduling cost as the goal to optimize the controllable distributed generation, energy storage and flexible load by the means of distributed model predictive control (DMPC). Based on regional autonomy, global coordinating optimization establishes a global coordinating optimization objective function in order to realize minimum cost, and utilizes flexible DC devices to realize the coordinative optimization of inter-area power and the greatest consumption of the distributed power. Finally, the efficiency of DMPC, which control the output of regional resources active power, is verified by the simulation; at the same time, the multi-scenario simulation results show that the global coordinating optimization can realize the mutual support between regional power in a greater scope by using flexible DC devices, promote the distributed power’s consumption in the maximum degree, and improve the economy and security in the operation of active distribution network.

active distribution network (ADN); flexible DC device; hierarchical optimal scheduling architecture; distributed model predictive control (DMPC); multi-scenario simulation

圖A1 配網(wǎng)算例系統(tǒng)圖Fig.A1 Example of test distribution network system

圖A2 分時電價曲線圖Fig.A2 Graph of time-of-use electricity price

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2015AA050102)；國家電網(wǎng)公司科技項目(交直流柔性互聯(lián)配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù))

TM 73

A

1000-7229(2016)05-0041-09

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.05.016

2016-03-17

董雷(1967)，女，副教授，研究方向為電力系統(tǒng)分析、運行與控制；

魯?shù)さ?1990)，女，碩士研究生，本文通信作者，研究方向為電力系統(tǒng)分析、運行與控制；

陳乃仕(1980)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向為電力調(diào)度自動化、主動配電網(wǎng)等；

蒲天驕(1970)，男，教授級高級工程師，主要研究方向為電力系統(tǒng)自動控制、智能電網(wǎng)仿真、主動配電網(wǎng)等；

王曉輝(1985)，男，博士，高級工程師，主要研究方向為電力調(diào)度自動化、主動配電網(wǎng)等。

Project supported by the National High Technology Research and Development of China (863 Program) (2015AA050102)