王守相，張 齊，王 瀚，舒 欣

(1. 天津大學(xué) 智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2. 國網(wǎng)湖北省電力公司，湖北 武漢 430077)

0 引言

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，充分開發(fā)利用可再生能源已成為世界各國解決該問題的重要應(yīng)對(duì)策略，而微網(wǎng)技術(shù)作為解決可再生能源并網(wǎng)副作用的重要手段已逐步成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著微網(wǎng)越來越多地應(yīng)用在配電網(wǎng)中，地理上臨近的微網(wǎng)可以通過互聯(lián)組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)RMMS(Regional Multi-Microgrid System)，區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)可有效提高可再生能源接入水平和微網(wǎng)應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電不確定的能力，而區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)作為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的第一步成為了重中之重。

現(xiàn)階段，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的研究主要在區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)概念[1-2]、區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各微網(wǎng)互聯(lián)[3-6]、區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各微網(wǎng)之間能量流動(dòng)[7-8]等方面。文獻(xiàn)[1]提出了微電網(wǎng)群的一般規(guī)劃設(shè)計(jì)流程，并對(duì)比了微電網(wǎng)群與其他分布式電源并網(wǎng)技術(shù)的區(qū)別；文獻(xiàn)[2]從多微網(wǎng)系統(tǒng)類型及其規(guī)劃設(shè)計(jì)、模式切換、優(yōu)化運(yùn)行和控制裝置方面對(duì)多微網(wǎng)進(jìn)行了探討與展望。文獻(xiàn)[3]對(duì)微網(wǎng)群的組網(wǎng)形式做了詳盡的闡述；文獻(xiàn)[4]提出了微網(wǎng)群互聯(lián)和互動(dòng)新方案，設(shè)計(jì)和分析了大規(guī)模微網(wǎng)群互聯(lián)互動(dòng)的典型案例；文獻(xiàn)[5]提出了基于最小割集理論的含多種分布式電源的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)微網(wǎng)最優(yōu)互聯(lián)方案，該最優(yōu)互聯(lián)方案考慮了經(jīng)濟(jì)性、可靠性、分布式電源出力不確定性等特征；文獻(xiàn)[6]介紹了單三相多微網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用模糊多目標(biāo)決策方法求解多微網(wǎng)互聯(lián)方案。文獻(xiàn)[7]采用前景理論和納什均衡理論研究了區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)微網(wǎng)之間的能量雙向流動(dòng)規(guī)律；文獻(xiàn)[8]以區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)微網(wǎng)間能量流動(dòng)量最小以及儲(chǔ)能的運(yùn)行狀態(tài)最優(yōu)為目標(biāo)研究了區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)微網(wǎng)間能量的雙向流動(dòng)規(guī)律。除了以上3個(gè)方面之外，文獻(xiàn)[9]提出了自治性區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)微網(wǎng)群主儲(chǔ)能系統(tǒng)和子微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中多元儲(chǔ)能的優(yōu)化規(guī)劃方法。相對(duì)而言，目前針對(duì)區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃方法的研究還十分有限。

區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)是微網(wǎng)向著智能電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，故研究區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃可先研究微網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃。微網(wǎng)的規(guī)劃問題通常分為微網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化規(guī)劃[10]、分布式電源類型選擇和選址定容[11]、儲(chǔ)能類型和容量的規(guī)劃[12]3個(gè)方面，而區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃的規(guī)劃問題與微網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃的規(guī)劃問題相似，故區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃方法可借鑒微網(wǎng)規(guī)劃的相關(guān)方法。微網(wǎng)規(guī)劃方法分為傳統(tǒng)算法[11]、啟發(fā)式算法[13]、仿生算法[14-16]。文獻(xiàn)[11]提出了一種微網(wǎng)中各類分布式電源容量的最優(yōu)配置方法，并通過數(shù)字仿真研究了多種分布式電源類型的最優(yōu)組合，但傳統(tǒng)算法過于簡單，不適合復(fù)雜優(yōu)化規(guī)劃問題的求解。文獻(xiàn)[13]提出了一種基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行策略的混合能源微網(wǎng)規(guī)劃模型，并采用變步長空間搜索方法進(jìn)行求解，但啟發(fā)式算法所求解的質(zhì)量不確定，且實(shí)用性不如仿生算法高。仿生算法特別適用于復(fù)雜優(yōu)化規(guī)劃問題的求解，文獻(xiàn)[14]提出了一種考慮價(jià)格型需求響應(yīng)的獨(dú)立型微電網(wǎng)優(yōu)化配置方法，并采用遺傳算法進(jìn)行求解；文獻(xiàn)[15]提出了一種基于粒子群優(yōu)化算法的微網(wǎng)最優(yōu)容量配置方法。為了進(jìn)一步提高收斂速度和防止陷入局部最優(yōu)，需要對(duì)仿生算法進(jìn)行改進(jìn)，因此，文獻(xiàn)[16]提出了免疫遺傳算法，并與遺傳算法對(duì)比，突出了免疫遺傳算法的優(yōu)越性。區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃在微網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上必須考慮微網(wǎng)間功率的相互支援，因此需要專門針對(duì)區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)研究適用于區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃方法。

本文提出了一種高可再生能源滲透率下的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃方法，該方法考慮了區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)可再生能源滲透率的要求和區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中各微網(wǎng)之間的相互功率支援。分析了多種高可再生能源滲透率下的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各微網(wǎng)的年化綜合收益，得到各微網(wǎng)內(nèi)各類分布式電源和儲(chǔ)能的最優(yōu)配置；從定量角度比較了組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)和未組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的各微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性；從定量角度比較了微網(wǎng)內(nèi)存在互補(bǔ)的分布式電源與微網(wǎng)內(nèi)只有單一類型的分布式電源兩者的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性。

1 區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃模型

本文將區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃視為一個(gè)滿足多約束條件的單目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃問題，同時(shí)以1 h為最小時(shí)間單位，1 a為時(shí)間長度進(jìn)行分析。

1.1 約束條件

a. 區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡約束。

(1)

其中，Pgrid(t)、PLoss(t)分別為在t時(shí)刻外部電網(wǎng)向區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)輸送的功率、區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)損；PL,i(t)、PDG,i(t)分別為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中第i個(gè)微網(wǎng)在t時(shí)刻負(fù)荷消耗的功率、分布式電源輸出的功率；N為微網(wǎng)總數(shù)。當(dāng)區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)孤島運(yùn)行時(shí)，Pgrid(t)=0。

b. 微網(wǎng)間功率支援約束。

(2)

其中，Pji(t)為在t時(shí)刻第j個(gè)微網(wǎng)向第i個(gè)微網(wǎng)支援的功率。

c. 電壓約束。

Vi,min≤Vi(t)≤Vi,max

(3)

其中，Vi,min、Vi,max分別為節(jié)點(diǎn)i電壓最小限值、最大限值；Vi(t)為在t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的電壓。

d. 微網(wǎng)孤島約束。

本文將重要負(fù)荷定義為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，要求區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)安全可靠為其供電的那部分負(fù)荷。在微網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，微網(wǎng)中儲(chǔ)能充放電功率與分布式電源出力之和需大于微網(wǎng)中重要負(fù)荷消耗的功率[9]。

PB,i(t)+PDG,i(t)≥PL,i(t)

(4)

其中,PB,i(t)為第i個(gè)微網(wǎng)在t時(shí)刻儲(chǔ)能充放電功率，單位為kW。

e. 可再生能源滲透率約束。

本文采用能量滲透率[17]約束，將能量滲透率定義為在典型年內(nèi)區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)分布式電源的發(fā)電總量(單位為kW·h)與負(fù)荷總需求電量(單位為kW·h)的比值，計(jì)算公式如下：

(5)

fREP≥fREPset

(6)

其中，fREP、fREPset分別為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)可再生能源滲透率、可再生能源滲透率要求。

f. 儲(chǔ)能約束。

當(dāng)區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)孤島運(yùn)行時(shí)，各個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率都應(yīng)當(dāng)小于其上限，具體如式(7)和(8)所示[18]。

PB,i(t)≤Pi,max

(7)

Ei,reserve≤Ei,B+Ei,remain≤Ei,max

(8)

其中，Pi,max為第i個(gè)微網(wǎng)中儲(chǔ)能裝置最大充放電功率；Ei,B、Ei,remain、Ei,reserve、Ei,max分別為第i個(gè)微網(wǎng)中儲(chǔ)能裝置的充放電電量、殘存電量、最低電量、最大電量。

1.2 目標(biāo)函數(shù)

區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃的目標(biāo)是在高可再生能源滲透率下通過合理配置各微網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能的容量，以使區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)年化綜合收益(經(jīng)濟(jì)性)最高。年化綜合收益為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)年化售電收益減去分布式電源和儲(chǔ)能的年化投資成本。年化綜合收益的計(jì)算公式如下：

R=Rsale-(α1CPV,in+CPV,ma+α2CWind,in+

CWind,ma+α3CBattery,in+CBattery,ma)

(9)

其中，Rsale為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)年化售電收益；CPV,in、CWind,in、CBattery,in分別為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中所有光伏、風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能的安裝成本；CPV,ma、CWind,ma、CBattery,ma分別為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中所有光伏、風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能每年的運(yùn)行維護(hù)成本；α1、α2、α3為現(xiàn)值向年值的轉(zhuǎn)換系數(shù)，其計(jì)算公式如式(10)所示。

(10)

其中，k為折現(xiàn)率；n為分布式電源或儲(chǔ)能的年限。

區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)年化售電收益為非補(bǔ)貼收益和補(bǔ)貼收益之和，非補(bǔ)貼收益計(jì)算公式如式(11)所示。

(11)

其中，w為孤島率；Emit、Emot分別為在t時(shí)刻各微網(wǎng)內(nèi)部自發(fā)自用消耗的電量、各微網(wǎng)賣出/買入的電量；Cs1、Cs2、Cs3分別為用戶電價(jià)、當(dāng)?shù)孛摿蛎簶?biāo)桿電價(jià)、各微網(wǎng)之間交易電量的電價(jià)(不含補(bǔ)貼)。

補(bǔ)貼年化收益計(jì)算公式如下：

(12)

其中，Eit和Eot分別為在t時(shí)刻區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)自發(fā)自用和余電上網(wǎng)交易的電量；Ci和Co分別為區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)每千瓦時(shí)自發(fā)自用和余電上網(wǎng)交易電量的補(bǔ)貼。

本文將約束條件以懲罰因子的形式加到目標(biāo)函數(shù)中。如果滿足約束條件，則約束條件項(xiàng)為0，否則，將會(huì)大幅減小目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)如下：

maxf=maxR-β∑Li

(13)

其中,β為懲罰系數(shù)；Li為第i個(gè)約束條件是否滿足時(shí)的值，若滿足約束條件，則此值為0,否則為1。

2 模型求解算法

免疫遺傳算法[16]是基于生物免疫機(jī)制提出的一種改進(jìn)的遺傳算法，將求解問題的目標(biāo)函數(shù)即區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)年化綜合收益最大對(duì)應(yīng)為入侵生命體的抗原，而各微網(wǎng)中分布式電源配置容量的解對(duì)應(yīng)為免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的抗體。

2.1 抗體編碼

設(shè)光伏和風(fēng)機(jī)可接入的位置數(shù)為M，M的前i個(gè)表示光伏的信息，后M-i個(gè)表示風(fēng)機(jī)的信息。在拓?fù)鋱D中依次對(duì)這些位置進(jìn)行編號(hào)，則抗體X可表示為：

X=[x11,x12,…,x1m1,x21,x22,…,x2m2,…,

xM1,xM2,…,xMmM]

(14)

其中，x11、x12、…、x1m1為拓?fù)鋱D中編號(hào)為1的可接入光伏的位置接入光伏的數(shù)量，若乘以單個(gè)光伏的容量，則可得到此處光伏總的接入容量。同理，xi+11、xi+12、…、xi+1mi+1為拓?fù)鋱D中編號(hào)為1的可接入風(fēng)機(jī)的位置接入風(fēng)機(jī)的數(shù)量，若乘以單個(gè)風(fēng)機(jī)的容量，則可得到此處風(fēng)機(jī)總的接入容量。

2.2 儲(chǔ)能功率與容量計(jì)算

各微網(wǎng)中儲(chǔ)能和分布式電源的出力之和要能保證微網(wǎng)孤島至少運(yùn)行2 h，故各微網(wǎng)儲(chǔ)能功率和容量計(jì)算公式如下[9]：

PB=max(PL(t)-PDG(t))

(15)

EB=2PB

(16)

其中，PB為微網(wǎng)儲(chǔ)能功率，單位為kW；PL(t)、PDG(t)分別為微網(wǎng)在t時(shí)刻的負(fù)荷功率、分布式電源出力，單位為kW；EB為微網(wǎng)儲(chǔ)能容量，單位為kW·h；t為1～8 760之間的整數(shù)。

2.3 重要負(fù)荷的選擇和微網(wǎng)組成規(guī)則

根據(jù)負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求的高低，將負(fù)荷分為重要負(fù)荷和一般負(fù)荷。微網(wǎng)的組成規(guī)則如下：為保證重要負(fù)荷的高供電可靠性，在重要負(fù)荷處組成微網(wǎng)，故微網(wǎng)內(nèi)必然包含重要負(fù)荷；微網(wǎng)內(nèi)一般負(fù)荷越少，微網(wǎng)能保持孤島運(yùn)行的時(shí)間可能越長，故要求微網(wǎng)內(nèi)的一般負(fù)荷盡可能少；考慮到微網(wǎng)之間的互聯(lián)，微網(wǎng)內(nèi)必然包含從重要負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)到聯(lián)絡(luò)線所在節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)荷。

模型求解算法的具體流程如圖1所示。

圖1 模型求解算法流程圖Fig.1 Flowchart of model solution algorithm

3 算例分析

3.1 算例模型及參數(shù)選取

本文算例采用IEEE 33節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。年負(fù)荷曲線一般可用四季典型日負(fù)荷曲線模擬，假定四季典型日的普通負(fù)荷和重要負(fù)荷的時(shí)序負(fù)荷曲線如圖2所示。為了突出主要矛盾，做了簡化處理，假定典型日各節(jié)點(diǎn)的普通負(fù)荷或重要負(fù)荷的負(fù)荷曲線是相同的。

圖2 典型日負(fù)荷Fig.2 Load in typical day

分布式電源的類型為風(fēng)機(jī)和光伏，并選擇鋰離子電池為儲(chǔ)能裝置，分布式電源和儲(chǔ)能裝置的參數(shù)見表1。表1中的光伏和風(fēng)機(jī)在四季典型日的時(shí)序出力如圖3所示。

表1 分布式電源和儲(chǔ)能基礎(chǔ)信息Table 1 Basic information of distributed generation and energy storage

圖3 典型日可再生電源出力Fig.3 Renewable power output in typical day

免疫遺傳算法參數(shù)選取如下：種群群體大小為50，迭代次數(shù)為200，免疫操作中的接種概率為0.5，疫苗庫的容量為10，基因突變算子的變異率為0.1。電壓允許偏差為-5%～5%；假定區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的孤島率為0.01，即并網(wǎng)和孤島的時(shí)間比為99∶1；假設(shè)用戶電價(jià)為0.79元 /(kW·h)，當(dāng)?shù)孛摿蛎簶?biāo)桿電價(jià)為0.44元 /(kW·h)，微網(wǎng)之間買/賣電(不含補(bǔ)貼)的電價(jià)為0.68元 /(kW·h)；區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)自發(fā)自用的補(bǔ)貼為0.72元 /(kW·h)，余電上網(wǎng)的補(bǔ)貼為0.675 4元 /(kW·h)，微網(wǎng)之間相互買/賣電屬于自發(fā)自用。

3.2 算例結(jié)果及分析

3.2.1 區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)布局

假定節(jié)點(diǎn)8、16、20、24和28處的負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求較高，故這5處的負(fù)荷屬于重要負(fù)荷；同時(shí)假定區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中各微網(wǎng)的利益主體不同。根據(jù)微網(wǎng)組成原則，在標(biāo)準(zhǔn)算例系統(tǒng)中構(gòu)建的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中，每個(gè)方框表示1個(gè)微網(wǎng)，各微網(wǎng)通過用虛線表示的聯(lián)絡(luò)線相連，構(gòu)成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)。

圖4 IEEE 33節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中的多微網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.4 Multi-microgrid structure of IEEE 33-bus standard system

3.2.2 不同可再生能源滲透率下的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)和各微網(wǎng)年化綜合收益

由于區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中各微網(wǎng)的利益主體不同，故需要單獨(dú)計(jì)算各微網(wǎng)的年化綜合收益。微網(wǎng)的年化綜合收益為微網(wǎng)年化售電收益扣除微網(wǎng)內(nèi)分布式電源和儲(chǔ)能的年化投資成本后的收益，其中孤島運(yùn)行時(shí)微網(wǎng)之間電量交易產(chǎn)生的收益平攤到各參與電量交易的微網(wǎng)中，此交易模式有助于提高年化綜合收益差的微網(wǎng)的收益。不同可再生能源滲透率下的各微網(wǎng)年化綜合收益見圖5。

圖5 各微網(wǎng)年化綜合收益與可再生能源滲透率關(guān)系Fig.5 Relationship between renewable energy penetration and annual comprehensive profit of microgrid

當(dāng)可再生能源滲透率為80%、90%、100%、110%、120% 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)年化綜合收益分別為778.48、881.67、980.22、1 071.49、1 159.51萬元，對(duì)應(yīng)的回本時(shí)間分別為4.36、4.22、4.17、4.10、4.07 a。

綜上可知，區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)和各微網(wǎng)年化綜合收益都隨著可再生能源滲透率的增加呈上升趨勢(shì)，且各微網(wǎng)年化綜合收益的分布與各微網(wǎng)負(fù)荷大致相似；不到5 a，區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的收益就能收回分布式電源和儲(chǔ)能總成本。

3.2.3 不同可再生能源滲透率下各微網(wǎng)的分布式電源與儲(chǔ)能配置

不同可再生能源滲透率下各微網(wǎng)分布式電源容量與儲(chǔ)能配置情況見圖6。

圖6 各微網(wǎng)分布式電源容量和儲(chǔ)能功率Fig.6 Distributed generation capacity and energy storage power of microgrids

由圖6可知，不同可再生能源滲透率下各微網(wǎng)分布式電源和儲(chǔ)能配置不同，其主要是由在微網(wǎng)內(nèi)配置不同分布式電源和儲(chǔ)能時(shí)年化綜合收益不同造成的。為保證區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)孤島至少運(yùn)行2 h，儲(chǔ)能容量即為圖6中儲(chǔ)能功率的2倍。在各微網(wǎng)光伏與風(fēng)機(jī)的配比中，風(fēng)機(jī)電源所占的比重明顯更大，但相同容量的光伏電源比風(fēng)機(jī)電源便宜，這說明光伏出力與風(fēng)機(jī)出力存在互補(bǔ)性，由互補(bǔ)導(dǎo)致的儲(chǔ)能成本的降低和孤島時(shí)年化售電收益的增加可在一定程度上彌補(bǔ)風(fēng)機(jī)成本高的劣勢(shì)。

3.2.4 不同可再生能源滲透率下組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)和未組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的各微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性比較

為方便比較，假定組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)(方案1)和未組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)(方案2)的分布式電源和儲(chǔ)能規(guī)劃結(jié)果完全相同，兩者主要的不同在于組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)存在微網(wǎng)之間的相互支援，本文中微網(wǎng)之間的相互支援發(fā)生在區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)孤島運(yùn)行時(shí)，故方案1和方案2的投資成本相同，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的售電收益也相同，主要不同在于孤島時(shí)的售電收益，即方案1與方案2多微網(wǎng)及各微網(wǎng)綜合收益的差值等于孤島時(shí)售電收益的差值。為清晰表達(dá)數(shù)據(jù)差異，故只展示孤島時(shí)售電收益。當(dāng)可再生能源滲透率為80%、90%、100%、110%、120%時(shí)，方案1下各微網(wǎng)孤島售電收益之和分別為10.82、11.73、12.47、 12.93、13.29萬元，方案2下各微網(wǎng)孤島售電收益之和分別為10.05、10.32、10.66、11.23、12.09萬元。由此可看出，當(dāng)可再生能源滲透率從80%增大到120%時(shí)，微網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)由微網(wǎng)之間的相互支援產(chǎn)生的多微網(wǎng)孤島售電收益分別為0.77、1.41、1.81、1.7、1.2萬元，其值先變大后變小，為突出研究微網(wǎng)之間的相互支援效果，故只考慮可再生能源滲透率在80%～120%之間的情形。不同可再生能源滲透率下各微網(wǎng)孤島年化售電收益對(duì)比見表2。表中，各可再生能源滲透率后第1行和第2行分別為方案1和方案2下各微網(wǎng)孤島年化售電收益。

表2 各微網(wǎng)孤島年化售電收益對(duì)比Table 2 Comparison of islanding annual selling profit for microgrids

綜上可知，組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)多微網(wǎng)總孤島年化售電收益和各微網(wǎng)孤島年化售電收益都比未組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)高。其原因是組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)在孤島發(fā)生時(shí)各微網(wǎng)之間存在相互支援的能力。因此，組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)比未組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好。

3.2.5 不同可再生能源滲透率下含多類型電源與含單一類型電源的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較

不同可再生能源滲透率下含多類型電源和含單一類型電源的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比見表3。

表3 區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比Table 3 Economic comparison for RMMS

由表3可以看出，區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)含多種類型分布式電源時(shí)的年化綜合收益比含單一類型分布式電源時(shí)大，其原因是光伏出力與風(fēng)機(jī)出力存在互補(bǔ)性。綜上所述，含多類型分布式電源的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比含單一類型分布式電源的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好。

4 結(jié)論

本文提出了一種高可再生能源滲透率下的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃方法，該方法考慮了區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)可再生能源滲透率的要求和區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中各微網(wǎng)之間的相互功率支援。通過比較組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)和未組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的各微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性，以及比較微網(wǎng)內(nèi)存在互補(bǔ)的分布式電源與微網(wǎng)內(nèi)只有單一類型的分布式電源兩者的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性，證實(shí)了將微網(wǎng)互聯(lián)組成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)并合理配置區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)中各微網(wǎng)內(nèi)各類分布式電源和儲(chǔ)能能提升微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，即證實(shí)了本文所提方法的有效性。

本文提出的區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃方法及得到的規(guī)劃結(jié)果可為我國區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)提供指導(dǎo)和參考。