狄開麗，李鵬，華浩瑞

(新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學(xué))，河北省保定市 071003)

計及碳排放成本的
交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化運行

狄開麗，李鵬，華浩瑞

(新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學(xué))，河北省保定市 071003)

交直流混合微網(wǎng)可綜合發(fā)揮交流微網(wǎng)與直流微網(wǎng)的特點，碳交易機制符合低碳經(jīng)濟理念。根據(jù)交直流混合微網(wǎng)的特點，建立了計及碳排放成本的交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化運行模型，通過對比不同權(quán)重下的經(jīng)濟指標(biāo)和碳排放指標(biāo)，研究碳交易機制的引入對混合微網(wǎng)優(yōu)化運行的影響。在此基礎(chǔ)上，引入雙向換流器損耗模型，研究雙向換流器損耗對混合微網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度的影響。算例結(jié)果表明，等權(quán)重調(diào)度策略具有更優(yōu)的經(jīng)濟性和環(huán)保性，雙向換流器損耗模型的引入改變了交流區(qū)域和直流區(qū)域可控微源出力，更加貼合實際。

交直流混合微網(wǎng)；碳交易；雙向換流器損耗；優(yōu)化運行

0 引 言

碳排放是關(guān)乎國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要問題。在哥本哈根會議上，中國提出到2020年使單位GDP的CO2排放量比2005年下降40%～45%的目標(biāo)[1]。而電力行業(yè)作為碳排放的主要行業(yè)，承擔(dān)著減少碳排放、發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要責(zé)任[2]。

碳交易[3-4]是為了應(yīng)對全球氣候變化，有效促進全球溫室氣體減排，減少CO2排放所采用的市場機制。碳排放權(quán)交易機制[5]的引入，使得CO2排放不再只作為排放成本考慮，而且能夠通過碳交易獲得收入，利用市場調(diào)節(jié)手段促使發(fā)電企業(yè)主動進行節(jié)能減排。目前，國內(nèi)外的相關(guān)研究大多是將碳交易機制引入含清潔能源的電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度[6-10]，針對交直流混合微網(wǎng)的研究較為匱乏。

交直流混合微網(wǎng)[11-12]同時具有交流母線和直流母線，可綜合發(fā)揮交流和直流的特點，擁有更廣泛的適用領(lǐng)域，是微網(wǎng)[13]的一種全新形式。交直流混合微網(wǎng)可減少設(shè)備變頻裝置的使用，從而降低設(shè)備的制造成本，減少因AC/DC或DC/AC多級能量變換引起的損耗。另外，因其同時兼容交流與直流區(qū)域，可降低先有微網(wǎng)的改造難度，降低系統(tǒng)配置與建造的綜合成本，提高微網(wǎng)的綜合經(jīng)濟效益。交直流混合微網(wǎng)擁有諸多優(yōu)勢，是微網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。然而目前對交直流混合微網(wǎng)的研究還處于初步探索階段，國內(nèi)外學(xué)者針對交直流混合微網(wǎng)結(jié)網(wǎng)方式、控制技術(shù)、保護技術(shù)等方面[14-17]展開了研究，但針對交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化運行的研究相對欠缺。

由于交直流混合微網(wǎng)的交流區(qū)和直流區(qū)通過雙向換流器相連[18]，兩區(qū)域之間會有功率的流動，而交互功率通過雙向換流器會有一定的損耗，損耗的大小將影響2個區(qū)域是否進行功率交互以及交互功率的大小，對混合微網(wǎng)的優(yōu)化運行具有一定的影響。而在現(xiàn)有的文獻中，缺少雙向換流器損耗對交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果影響的分析研究。因此，本文基于低碳經(jīng)濟理念，將碳交易機制引入交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化運行，建立考慮碳排放成本的交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化模型，通過對比3種不同權(quán)重的經(jīng)濟指標(biāo)和碳排放指標(biāo)，考察碳交易機制的引入對混合微網(wǎng)優(yōu)化運行的影響；同時，在上述優(yōu)化模型基礎(chǔ)上引入雙向換流器損耗模型，研究雙向換流器損耗對微網(wǎng)優(yōu)化運行的影響。算例結(jié)果表明：等權(quán)重調(diào)度策略具有更優(yōu)的經(jīng)濟性和環(huán)保性，引入雙向換流器損耗將對混合微網(wǎng)可控微源的出力大小及2個區(qū)域交互功率的大小產(chǎn)生影響，更加貼合實際。

1 碳排放成本的分析

本文根據(jù)《2014年中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子》[19]確定碳排放限額。交直流微網(wǎng)的總碳排放限額公式參照文獻[7]。

本文的碳排放成本包含2種費用：碳減排費用與碳交易費用。

假設(shè)碳交易市場為完全競爭市場，且碳交易價格為P[20]。若交直流微網(wǎng)的碳排放量大于其限額，那么可以通過內(nèi)部減排、購買碳排放權(quán)或者對超額部分的排放量上交罰金的方式來達到減排目標(biāo)，由于單位碳超額罰金往往比碳交易價格高得多，因此本文不考慮罰金方式，超額的碳排放量全部以購買碳排放權(quán)的方式完成。若以購買碳排放權(quán)為正，售出碳排放權(quán)為負，則碳交易量Etra的計算公式為

(1)

式中：Ei為交直流微網(wǎng)碳排放量；QC為單位時間碳排放限額；Er為內(nèi)部減排量。

若邊際碳減排成本為Cr(Er)，則其碳排放成本CT根據(jù)以下公式確定：

CT=Cr(Er)+P(Ei-QC-Er)

(2)

當(dāng)Etra﹥0，即需要購買碳排放權(quán)，將支付碳交易費用，式(2)是單調(diào)遞增函數(shù)；當(dāng)Etra﹤0，可將多余的碳排放量售出獲取碳交易收益，式(2)是單調(diào)遞減函數(shù)。為了碳排放成本最小，對式(2)進行一階求導(dǎo)并令其等于0可得：

(3)

由式(3)可知，當(dāng)邊際減排成本小于交易價格時，將采取減排措施直至邊際減排成本與碳交易價格相等，此時將產(chǎn)生最小碳排放費用或者獲得最大碳排放收益。

根據(jù)文獻[21]可知，邊際碳減排成本和碳減排率的關(guān)系如式(4)所示：

(4)

式中：RE為發(fā)電單元的碳減排率，其表達式如式(5)；a、b為常數(shù)。

若發(fā)電單元的最大出力為P0，CO2排放因子為KCO2，可得發(fā)電單元的碳減排率為

(5)

將式(5)代入式(4)、(3)可得到碳排放成本最低時的最優(yōu)內(nèi)部碳減排量Erbest：

(6)

由式(6)可知，當(dāng)碳價確定時，發(fā)電單元的最優(yōu)內(nèi)部碳減排量為定值，從而碳減排成本確定。因此本文在優(yōu)化之前先將邊際減排成本與碳價做比較，若前者較小，則先進行內(nèi)部減排，而后開始交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化過程，計算碳排放權(quán)的購(售)量，其流程如圖1所示。

圖1 碳交易量及購(售)電量計算流程圖Fig.1 Calculation flowchart of carbon trading volume and power purchasing and selling quantity

2 碳交易機制下的交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化模型

2.1 交直流混合微網(wǎng)結(jié)構(gòu)

交直流混合微網(wǎng)的直流區(qū)域與交流區(qū)域通過雙向換流器相連，兩區(qū)域均可有微型燃氣輪機(micro turbine，MT)、燃料電池(fuel cell，F(xiàn)C)、光伏(photovoltaic， PV)、風(fēng)電(wind turbine，WT)等分布式電源和儲能裝置(energy storage，ES)，并通過不同種類的換流器連接到交、直流母線。與普通微網(wǎng)一樣，交直流混合微網(wǎng)通過公共耦合點(point of common coupling，PCC)與大電網(wǎng)相連通，可實現(xiàn)并網(wǎng)與孤島運行2種形式，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

交直流微網(wǎng)包括交流區(qū)域與直流區(qū)域，采用分區(qū)優(yōu)化后，微網(wǎng)的運行狀態(tài)會出現(xiàn)以下3種情況：(1)交、直流區(qū)域都存在功率缺額；(2)其中一個區(qū)域出現(xiàn)功率缺額；(3)2個區(qū)域均不存在功率缺額。當(dāng)出現(xiàn)第1種情況時，功率缺額需要通過大電網(wǎng)補足；第2種情況時，功率缺額需要由另一個不存在功率缺額的區(qū)域和大電網(wǎng)共同補足，由此會產(chǎn)生交、直流2個區(qū)域之間的交互功率。由于微網(wǎng)交、直流2個區(qū)域是通過AC-DC雙向換流器連接，當(dāng)交互功率通過換流器時會產(chǎn)生損耗。若2個區(qū)域通過進行功率交互所節(jié)約的費用小于換流器損耗折算費用時，將不進行功率交互，其功率缺額由大電網(wǎng)補足。

2.2 目標(biāo)函數(shù)

本文的計及碳排放成本的交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化問題，是綜合考慮了經(jīng)濟成本、碳排放成本的多目標(biāo)優(yōu)化問題。

經(jīng)濟成本包括燃料費用、發(fā)電設(shè)備的運行維護費用、購(售)電費用、雙向換流器損耗折算費用和污染折算費用，其計算公式如式(7)所示：

(7)

碳排放成本CT按式(2)計算。

綜上，本文的目標(biāo)函數(shù)是包括燃料費用、運行維護費用、購(售)電費用、換流器損耗折算費用、污染折算費用和碳排放成本的綜合費用最低：

minF=CEc+CT

(8)

2.3 約束條件

(1)全系統(tǒng)能量平衡約束：

∑Pi+Pbs+Pbat=Pload+Ploss+Pinter(1-η)

(9)

圖2 交直流混合微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of AC-DC hybrid microgrid

(2)交流區(qū)功率平衡約束：

(10)

(3)直流區(qū)功率平衡約束：

∑Pi,DC+Pbat,DC+Pinter,AC/DC=Pload,DC+Ploss,DC

(11)

(4)發(fā)電單元輸出功率約束：

(12)

(5)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線容量約束：

(13)

(6)碳排放配額約束：

Ei-QC=Er+Etra

(14)

(7)蓄電池電池容量和功率容量約束：

(15)

(8)蓄電池容量連續(xù)性約束：

(16)

3 算例

3.1 算例數(shù)據(jù)

算例結(jié)構(gòu)如圖3所示。風(fēng)力發(fā)電只接入直流區(qū)域，光伏發(fā)電只接入交流區(qū)域。大電網(wǎng)通過PCC與交直流混合微網(wǎng)的交流母線相連，購(售)電功率的上限為100 kW，下限為-100 kW。直流區(qū)域配有微燃機1臺，功率上限為65 kW，下限為5 kW；燃料電池1臺，功率上限為120 kW，下限為10 kW；儲能裝置的最大、最小電量分別為150，20 kW·h，最大充放電功率為40 kW，充放電效率取92%。交流區(qū)域配有同型號的微燃機、燃料電池、儲能裝置各1臺。直流區(qū)域與交流區(qū)域通過雙向換流器相連，取由交流區(qū)向直流區(qū)輸送功率為正，其交互功率的上限為100 kW，下限為-100 kW，雙向換流器的效率取90%。假設(shè)所有的碳交易均通過清潔發(fā)展機制(clean development mechanism，CDM )進行，碳交易價格為150元/t[8]，碳交易限額為原碳排放量的90%，不考慮碳排放超額罰款和機組的啟停。

圖3 交直流混合微網(wǎng)算例結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of AC-DC hybrid microgrid example

可控微源發(fā)電功率與燃料成本的關(guān)系曲線如圖4所示，天然氣的低熱值為9.7 kW·h/m3，價格為2.8元/m3。

圖4 可控微源發(fā)電功率與燃料成本的關(guān)系曲線Fig.4 Relationship curve of controllable micro source power and fuel cost

交直流混合微網(wǎng)向大電網(wǎng)購(售)電按分時電價計費，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電按照MPPT模式運行，采用日前預(yù)測數(shù)據(jù)，其功率全額收納。交流區(qū)域與直流區(qū)域的負荷預(yù)測、風(fēng)光輸出功率預(yù)測及分時電價曲線如圖5所示。

3.2 算例結(jié)果

3.2.1 優(yōu)化結(jié)果分析

交直流混合微網(wǎng)在1天運行中，總成本為4 686.18元，其中交流區(qū)域微燃機生產(chǎn)電能1 107.75 kW，燃料電池生產(chǎn)電能2 015.1 kW；直流區(qū)域微燃機生產(chǎn)電能774.15 kW，燃料電池生產(chǎn)電能2 318.5 kW；總購電量為1 641.15 kW，總售電量為177.70 kW；購買碳排放量84.31 kg，售出碳排放量52.72 kg。

圖5 風(fēng)光、負荷預(yù)測和電價曲線Fig.5 Electric price and power predication curves of PV、WT and loads

直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化結(jié)果如圖6—8所示。由圖8可知，在0～7、23～24時段，微網(wǎng)中負荷較輕，電價較低，購電量以及各微源發(fā)出的多余電量給蓄電池充電；在11～15、19～20時段，微網(wǎng)的負荷達到最大，可控微源的發(fā)電成本小于電價，因此可控微源輸出功率很大，蓄電池放電，并將多余電量售出獲取售電收益；在8～10、16～18、21～22時段，電價處于平時段，各微源出力及購電量滿足功率平衡，蓄電池既不充電也不放電。在0～7時段，微網(wǎng)負荷輕且電價低，可控微源的發(fā)電成本大于電價，為了獲得最大收益，微網(wǎng)向大電網(wǎng)購電量達到上限，可控微源發(fā)電量處于發(fā)電下限，在滿足功率平衡的同時，減少了CO2排放，將多余的碳排放限額售出獲得碳交易收益；在8～24時段，負荷相對較大，可控微源的CO2排放量大于其限額，因此需要購買碳排放權(quán)。在整個時段對比購售電量曲線與碳交易曲線可知，兩曲線的變化趨勢完全相反，這是因為CO2的排放來自可控微源，當(dāng)購電量增加，可控微源的出力減少，CO2的排放減少，若此時CO2排放量大于限額，則碳排放購買量減少；若此時CO2排放量小于限額，則碳排放售出量增大。

3.2.2 不同碳排放成本權(quán)重系數(shù)下優(yōu)化結(jié)果比較

本文考察的指標(biāo)為經(jīng)濟成本和碳排放成本，為探討碳交易機制的引入對交直流混合微網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度的影響，本文采用了如表1所示的3種不同的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)進行仿真驗證。其中情景1采用相同的權(quán)重系數(shù)(即等權(quán)重調(diào)度)，情景2采用較大的碳交易權(quán)重系數(shù)(即高碳排放權(quán)重調(diào)度)，情景3為未引入碳交易時的經(jīng)濟調(diào)度(即一般調(diào)度)。

圖6 交流區(qū)域優(yōu)化結(jié)果Fig.6 Optimization results of AC area

圖7 直流區(qū)域優(yōu)化結(jié)果Fig.7 Optimization results of DC area

圖8 交直流混合微網(wǎng)整體優(yōu)化結(jié)果Fig.8 Whole optimization results of AC-DC hybrid microgrid

情景1和情景2的碳交易量情況如圖9所示。3種情景下的成本如表2所示。

圖9 等權(quán)重調(diào)度和高碳排放權(quán)重調(diào)度下的碳交易量 元Fig.9 Carbon trading volume under equal weight dispatch and high carbon emission weight dispatch

從圖9可以看出，相比于等權(quán)重調(diào)度，高碳排放權(quán)重調(diào)度在0～7時段售出的碳排放量增多，8～23時段購買的碳排放量減少，24時段由原來的購買碳排放權(quán)轉(zhuǎn)為售出碳排放權(quán)，由此減少了碳交易成本。

從表2可以看出，等權(quán)重調(diào)度時，混合微網(wǎng)優(yōu)化運行總成本最低，因為對于一般調(diào)度，CO2只能作為污染物付出排放費用，此費用較大，而當(dāng)考慮碳交易時，碳排放量既可以購入付出費用也可以售出獲取收益，因此等權(quán)重調(diào)度較一般調(diào)度更為經(jīng)濟環(huán)保；對于高碳排放權(quán)重調(diào)度，由于碳排放權(quán)重系數(shù)較大，微網(wǎng)通過增加電能的購買量和減少電能的售出量使得可控微源出力降低，進而減少CO2的排放，但此時購售電成本的增加量遠遠大于其他成本的減少量，因此高碳排放權(quán)重調(diào)度相比于等權(quán)重調(diào)度，其運行成本增加。

3.2.3 考慮換流器損耗對交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化運行的影響

不考慮換流器損耗和考慮換流器損耗時，交流區(qū)域和直流區(qū)域的可控微源總出力、總購售電量及總交互功率如表3所示，2個區(qū)域各時段的交互功率如圖10所示。

表3 考慮/未考慮雙向換流器損耗時可控微源的出力、購售電量和交互功率情況
Table 3 Controllable micro source output, power purchasing and selling quantity and interactive power with or without considering bidirectional converter loss kW

圖10 2種情況下各時段的交互功率Fig.10 Interactive power at each time period under two cases

由表3可以看出，考慮雙向換流器的損耗后，交流區(qū)域可控微源的總出力減少，直流區(qū)域可控微源的總出力增加，交互功率總量降低。這是因為交流區(qū)域與直流區(qū)域的單位發(fā)電成本不同，在未考慮換流器損耗時，單位電量成本低的交流區(qū)域盡可能多地發(fā)電，并將多余電量輸送至直流區(qū)域，以減少經(jīng)濟成本；當(dāng)考慮換流器損耗時，若換流器損耗折算成本大于2個區(qū)域單位電量成本的差價，將停止或者減少功率交互，而出現(xiàn)功率缺額的直流區(qū)域?qū)黾影l(fā)電量來補足缺額的功率。

由圖10可以看出，在電價較低時，交流區(qū)域盡可能地向外網(wǎng)購電，并將額外功率通過雙向換流器傳送至直流區(qū)域；在電價較高時，直流區(qū)域微源發(fā)電量增加，并將額外功率通過雙向換流器傳送至交流區(qū)域，交流區(qū)域?qū)⑹Ｓ喙β适鄢霁@取利益。不考慮換流器損耗時，只要交流或直流一個區(qū)域出現(xiàn)功率缺額，并且大電網(wǎng)不能夠補足缺額功率時，另一個不存在缺額的區(qū)域就會向其輸送電能。當(dāng)考慮換流器損耗時，整體來說2個區(qū)域之間的交互功率有所降低；在7、10、21時段，雙向換流器沒有流動功率，這是因為在這3個時段通過功率交互所節(jié)省的發(fā)電費用比換流器損耗折算費用高。

因此，在考慮雙向換流器的損耗后，可控微源的出力情況發(fā)生改變，并且只有當(dāng)通過功率交互所節(jié)約的成本大于換流器損耗折算費用時，交流區(qū)域和直流區(qū)域之間才會有功率流動，相比于不考慮換流器損耗的情況更加符合實際。

4 結(jié) 論

(1)本文將碳交易機制引入交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)化模型中，建立了碳排放成本模型，利用市場調(diào)節(jié)手段促使微網(wǎng)主動進行節(jié)能減排。算例結(jié)果顯示，可控機組碳排放量和電價對碳交易的影響較大，且碳交易曲線與購(售)電量曲線變化趨勢完全相反。

(2)本文對比了3種不同權(quán)重系數(shù)下的調(diào)度策略，優(yōu)化結(jié)果顯示，相比于一般調(diào)度策略和高碳排放權(quán)重調(diào)度策略，等權(quán)重調(diào)度策略具有更優(yōu)的經(jīng)濟性和環(huán)保性。

(3)本文引入雙向換流器損耗模型，研究雙向換流器損耗對交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化運行的影響。算例結(jié)果表明，引入換流器損耗模型后，交流區(qū)域與直流區(qū)域的可控微源出力情況改變，2個區(qū)域的總交互功率降低，且只有當(dāng)通過功率交互所節(jié)約的費用大于換流器損耗折算費用時，2個區(qū)域間才會有功率流動，相比于不考慮換流器損耗的情況更加貼近實際。

[1]國務(wù)院.國家“十二五”規(guī)劃綱要 [R].北京：國務(wù)院，2011. State Council.National “12th five-year” plan compendium [R].Beijing：State Council，2011.

[2]黎燦兵，劉嶼，曹一家，等.低碳發(fā)電調(diào)度與節(jié)能發(fā)電調(diào)度的一致性評估 [J].中國電機工程學(xué)報，2011，31(31)：94-101. LI Canbing，LIU Yu，CAO Yijia，et al.Consistency evaluation of low-carbon generation dispatching and energy-saving generation dispatching[J].Proceedings of the CSEE，2011，31(31)：94-101.

[3]United Nations framework convention on climate change [R].Kyoto protocol，1997.

[4]United Nations.Kyoto protocol to the united nations framework convention on climate change [EB/OL].(2009-08-30)[2016-05-30].http://nfccc.int/resource/docs/convkp/kpeng.html.

[5]STAVINS R N.Experience with matket-based environmental policy instrument[J].Handbook of Environmental Economics，2003，1(3)：355-435.

[6]田廓，邱柳青，曾鳴.基于動態(tài)碳排放價格的電網(wǎng)規(guī)劃模型 [J].中國電機工程學(xué)報，2012，32(4)：57-64. TIAN Kuo，QIU Liuqing，ZENG Ming.Method of grid planning based on dynamic carbon emission price [J].Proceedings of the CSEE，2012，32(4)：57-64.

[7]婁素華，胡斌，吳耀武，等.碳交易環(huán)境下含大規(guī)模光伏電源的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度 [J].電力系統(tǒng)自動化，2014，38(17)：91-97. LOU Suhua，HU Bin，WU Yaowu，et al.Optimal dispatch of power system integrated with large scale photovoltaic generation under carbon trading environment [J].Automation of Electric Power Systems，2014，38(17)：91-97.

[8]張曉輝，閆柯柯，盧志剛.基于碳交易的含風(fēng)電系統(tǒng)低碳經(jīng)濟調(diào)度 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(10)：2698-2704. ZHANG Xiaohui，YAN Keke，LU Zhigang.Carbon trading based low-carbon economic dispatching for power grid integrated with wind power system [J].Power System Technology，2013，37(10)：2698-2704.

[9]周任軍，李紹金，陳瑞先，等.采用模糊自修正粒子群算法的碳排放權(quán)交易冷熱電多目標(biāo)調(diào)度 [J].中國電機工程學(xué)報，2014，34(34)：6119-6126. ZHOU Renjun， LI Shaojin， CHEN Ruixian， et al. Combined cool and heat and power multi-objective scheduling considering carbon emissions trading using algorithm of fuzzy self-correction particle swarm optimization [J]. Proceedings of the CSEE， 2014， 34(34)： 6119-6126.

[10]李正爍，孫宏斌，郭慶來，等.計及碳排放的輸電網(wǎng)側(cè)“風(fēng)-車協(xié)調(diào)”研究 [J].中國電機工程學(xué)報，2012，32(10)：41-48. LI Zhengshuo，SUN Hongbin，GUO Qinglai，et al.Study on wind-EV complementation on the transmission grid side considering carbon emission [J].Proceedings of the CSEE，2012，32(10)：41-48.

[11]LIU X，WANG P，LOH P.A hybrid AC/DC microgrid and its coordination control [J].IEEE Transactions on Smart Grids，2012，2(2)：278-286.

[12]尹忠東，王超.分布式風(fēng)電接入交直流混合配電網(wǎng)的研究 [J].電力建設(shè)，2016，37(5)：63-68. YIN Zhongdong，WANG Chao.AC/DC hybrid distribution network with distributed wind farm[J].Electric Power Construction，2016，37(5)：63-68.

[13]LASSETER R H. Microgrids[C]. //Power Engineering Society Winter Meeting 2002.New York：IEEE Operations Center，2002：305-308.

[14]陸曉楠，孫凱，GUERRERO J，等.適用于交直流混合微網(wǎng)的直流分層控制系統(tǒng) [J].電工技術(shù)學(xué)報，2013，28(4)：35-42. LU Xiaonan，SUN Kai，GUERRERO J，et al. DC hierarchical control system for microgrid applications [J].Transactions of China Electrotechnical Society，2013，28(4)：35-42.

[15]劉耀華，裴瑋，楊艷紅，等.多端直流的交直流配電網(wǎng)潮流計算 [J].電力建設(shè)，2016，37(5)：83-90. L IU Yaohua，PEI Wei，YANG Yanhong，et al. Power flow calculations for AC/DC hybrid distribution network with multi-terminal DC [J].Electric Power Construction，2016，37(5)：83-90.

[16]POH Chiangloh，DING Li，YI Kangchai，et al.Autonomous control of interlinking converter with energy storage in hybrid AC-DC microgrid [J].IEEE Transactions on Industry Applications，2013，49(3)：1374-1382. [17]EGHTEDARPOUR N，F(xiàn)ARJAH E.Power control and management in a hybrid AC/DC microgrid [J].IEEE Transactions on Smart Grid，2014，5(3)：1494-1505.

[18]LIU X，WANG P，LOH P C.A hybrid AC/DC microgrid and its coordination control [J].IEEE Transactions on Smart Grid，2011，2(2)：278-286.

[19]國家發(fā)展和改革委員會應(yīng)對氣候變化司.關(guān)于公布2014年中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子的公告 [EB/OL].(2015-02-04)[2016-05-30].http://cdm.ccchina.gov.cn/archiver/cdmcn/UpFile/Files/Default/20150204155537627092.pdf.

[20]張占安，蔡興國.考慮碳排放權(quán)交易的短期節(jié)能調(diào)度 [J].電網(wǎng)與清潔能源，2012,28(1)：60-66. ZHANG Zhanan，CAI Xingguo.Short term energy saving schedule with carbon emission trading considered [J].Power System and Clean Energy，2012,28 (1)：60-66.

[21]高鵬飛，陳文穎，何建坤.中國的二氧化碳邊際減排成本 [J].清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，44(9)：1192-1195. GAO Pengfei，CHEN Wenying，HE Jiankun.Marginal carbon abatement cost in China [J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology)，2004，44(9)：1192-1195.

[22]李鵬，徐偉娜，周澤遠，等.基于改進萬有引力搜索算法的微網(wǎng)優(yōu)化運行 [J].中國電機工程學(xué)報，2014，34(19)：3073-3079. LI Peng，XU Weina，ZHOU Zeyuan，et al.Optimal operation of microgrid based on improved gravitational search algorithm [J].Proceedings of the CSEE，2014，34(19)：3073-3079.

[23]錢科軍，袁越，石曉丹，等.分布式發(fā)電的環(huán)境效益分析 [J].中國電機工程學(xué)報，2008，28(29)：11-15. QIAN Kejun， YUAN Yue， SHI Xiaodan， et al. Environmental benefits analysis of distributed generation [J]. Proceedings of the CSEE，2008，28(29)：11-15.

(編輯 張媛媛)

Optimal Operation of AC-DC Hybrid Microgrid Considering Carbon Emission Cost

DI Kaili, LI Peng, HUA Haorui

(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University), Baoding 071003, Hebei Province, China)

AC-DC hybrid microgrid can give full play to the complementary advantages of AC microgrid and DC microgrid, whose carbon trading mechanism conforms the concept of low-carbon economy. According to the characteristics of AC-DC hybrid microgrid, this paper constructs the optimization model of AC-DC hybrid microgrid with considering the cost of carbon emission. By comparing the different weights of the economic indicator and carbon emission indicator, this paper studies the influence of carbon trading mechanism on the optimal operation of hybrid microgrid. On this basis, this paper introduces a loss model of the bidirectional converter and studies the influence of the bidirectional converter loss on the economic dispatch of hybrid microgrid. The simulation result shows that the equal weight dispatch strategy has better economic and environmental protection, and the application of the bidirectional converter’s loss model changes the controllable micro source output in AC area and DC area, which is more applicable for the real needs.

AC-DC hybrid microgrid; carbon trading; bidirectional converter loss; optimal operation

國家自然科學(xué)基金項目(51577068)

TM 734

A

1000-7229(2016)07-0012-08

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.07.002

2016-03-28

狄開麗(1991)，女，碩士研究生，主要研究方向為新能源并網(wǎng)發(fā)電與微網(wǎng)技術(shù)；

李鵬(1965)，男，博士，教授，IEEE高級會員，主要研究方向為新能源并網(wǎng)發(fā)電與微網(wǎng)技術(shù)、電能質(zhì)量分析與控制、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用等；

華浩瑞(1992)，男，碩士研究生，主要研究方向為新能源并網(wǎng)發(fā)電與微網(wǎng)技術(shù)。

Project supported by the National Natural Science Foundation of China (51577068)