摘 要：在微電網(wǎng)管理過程中，由于負(fù)荷用電的不確定性，微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)功率存在隨機(jī)性，會(huì)造成配電系統(tǒng)電壓大幅波動(dòng)及功率不平衡問題。為解決上述問題，提出一種動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，對微電網(wǎng)需求側(cè)負(fù)荷進(jìn)行分類控制，實(shí)現(xiàn)能量的調(diào)度優(yōu)化。結(jié)果顯示，動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法通過對微電網(wǎng)上下層的參數(shù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)能量的聯(lián)網(wǎng)分配，減少了不穩(wěn)定電壓和不平衡功率問題的出現(xiàn)，提高了實(shí)時(shí)能量的調(diào)度效率。動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法可以對微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)能量進(jìn)行有效優(yōu)化，平均優(yōu)化幅度為26.2%。因此，對于微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)能量調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法具有十分重要的理論優(yōu)化作用，可以促進(jìn)微電網(wǎng)能量調(diào)度水平的提高。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng);實(shí)時(shí)能量;動(dòng)態(tài)規(guī)劃;調(diào)度優(yōu)化

中圖分類號：TM73? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）07-0014-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.004

0? ? 引言

低碳減排是目前電力行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，所以電力企業(yè)正不斷加大對太陽能、水利、風(fēng)能等清潔能源的開發(fā)力度。但是，微電網(wǎng)發(fā)電的隨機(jī)性、不確定性也威脅著配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。受多方面因素影響，微電網(wǎng)能量調(diào)度難度增加。同時(shí)，微電網(wǎng)提供的能量在配電網(wǎng)中所占的比例越來越高，所以其能量調(diào)度問題成為電力企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。另外，微電網(wǎng)與配電網(wǎng)融合，其運(yùn)行穩(wěn)定性直接決定配電網(wǎng)的安全以及其他電力設(shè)備的正常運(yùn)行，所以其能量調(diào)度具有十分重要的實(shí)踐意義。如何對微電網(wǎng)中的能量進(jìn)行分析，提出有效的調(diào)度方案，是目前亟待解決的問題?，F(xiàn)有微電網(wǎng)能量調(diào)度方法較多，但均存在準(zhǔn)確性差、時(shí)效性不理想的問題?；谏鲜霰尘?，本文提出了一種動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，對微電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)能量監(jiān)測，并制訂了有效的調(diào)度方案，以提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1? ? 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法的微電網(wǎng)能量調(diào)度

微電網(wǎng)能量調(diào)度涉及的因素較多，為了更加準(zhǔn)確地進(jìn)行研究，需要對其進(jìn)行分類和量化，具體過程如下。

1.1? ? 微電網(wǎng)需求側(cè)負(fù)荷分類

在微電網(wǎng)能量調(diào)度過程中，要對其需求側(cè)的負(fù)荷進(jìn)行分類。本文在微電網(wǎng)能量調(diào)度研究的基礎(chǔ)上對負(fù)荷進(jìn)行分類，主要包括三個(gè)等級[2]：第一、第二等級屬于不可控負(fù)荷，第三等級為可控負(fù)荷，其中第三等級負(fù)荷又可以細(xì)分為可調(diào)負(fù)荷、平移負(fù)荷兩種，具體如表1所示。

由表1可知，可調(diào)負(fù)荷能依據(jù)電力價(jià)格、運(yùn)行溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此保證微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益;平移負(fù)荷則可依據(jù)用戶體驗(yàn)、社會(huì)價(jià)值和危害進(jìn)行增減、延遲啟動(dòng)和時(shí)間調(diào)度。因此，第三等級負(fù)荷能在不改變負(fù)荷曲線的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變原有的負(fù)荷運(yùn)行模式，以達(dá)到負(fù)荷最優(yōu)。相對于第三等級負(fù)荷來說，第一、第二等級負(fù)荷的不可控因素較多，不能隨意進(jìn)行調(diào)試，否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。由此可知，第三等級負(fù)荷是微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量調(diào)節(jié)的重要對象。

1.2? ? 微電網(wǎng)能量的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法

針對微電網(wǎng)第三等級負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)能量的動(dòng)態(tài)規(guī)劃，首先需對每個(gè)階段的能量調(diào)度進(jìn)行分析，選擇最優(yōu)的調(diào)度方案，使其在預(yù)定負(fù)荷曲線下達(dá)到負(fù)荷最優(yōu)。

針對動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法應(yīng)用于微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量調(diào)度，可以進(jìn)行如下假設(shè)：

假設(shè)1：設(shè)不同階段為k，微電網(wǎng)狀態(tài)為xk，能量為sk，調(diào)度方案為vk，那么調(diào)度方案的優(yōu)化計(jì)算如下：

vk=（1）

式中：V（·）為調(diào)度方案函數(shù);k為微電網(wǎng)所處的階段，該數(shù)值可以任意劃分，主要依據(jù)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益、用戶體驗(yàn)劃分。

同時(shí)，實(shí)時(shí)能量的計(jì)算如下：

sk+1=T（sk，xk）|k

式中：T（·）為實(shí)時(shí)函數(shù)。

本文將微電網(wǎng)調(diào)度分為3個(gè)階段，即k=3;xk是微電網(wǎng)的狀態(tài);sk代表不同階段的調(diào)度能量，其值小于微電網(wǎng)總調(diào)度能量;vk是微電網(wǎng)調(diào)度方案，依據(jù)不同階段的調(diào)度能量、狀態(tài)等數(shù)據(jù)，從諸多調(diào)度方案中選擇最優(yōu)方案[3]。由于vk、sk、xk之間存在相關(guān)性，所以在確定sk后，vk與xk之間的關(guān)系也得到明確，即可以得到最優(yōu)vk值。

假設(shè)2：設(shè)最優(yōu)的能量調(diào)度函數(shù)為f（·），計(jì)算如下：

f（sk）=max

opt（xk）+ζ（3）

式中：opt（·）為每個(gè)階段的最優(yōu)結(jié)果;ζ為誤差調(diào)節(jié)系數(shù)。

假設(shè)3：ri為調(diào)度后的實(shí)時(shí)能量變化;ui為不同階段的電網(wǎng)穩(wěn)定性;wi為電力調(diào)度后帶來的變化，包括經(jīng)濟(jì)效益、用戶體驗(yàn)等，且wi>wi+1，那么一年最多天數(shù)n的計(jì)算公式為：

n（i）=max

riui-wi（4）

2? ? 動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的實(shí)時(shí)能量調(diào)度求解

對24 h的微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量進(jìn)行優(yōu)化，預(yù)計(jì)每日可以完成3個(gè)階段的能量調(diào)度。圖1是微電網(wǎng)調(diào)度的過程，具體為：a→A，A→b，b→C。

k=1、2、3為不同階段，用a、A、b進(jìn)行不同階段的調(diào)度，C為能量的調(diào)度結(jié)束，即k=4。電網(wǎng)狀態(tài)xk在k=1時(shí)，為微電網(wǎng)的最穩(wěn)定狀態(tài)。在k=1階段，電網(wǎng)調(diào)度集合V（x1）中有3種調(diào)度方法，分別為不穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定。

最優(yōu)結(jié)果函數(shù)opt（·）可用倒序方法進(jìn)行計(jì)算，從最后的調(diào)度階段出發(fā)進(jìn)行反推，即k=4。由于最優(yōu)的實(shí)時(shí)調(diào)度狀態(tài)為微電網(wǎng)最穩(wěn)定[4]，所以f（x4）=1。依據(jù)能量調(diào)度后經(jīng)濟(jì)損失最小、用戶體驗(yàn)最佳的標(biāo)準(zhǔn)，得到f（x3）、f（x2）、f（x1）的最優(yōu)調(diào)度方法，并構(gòu)建最優(yōu)調(diào)度集合[5]，結(jié)果如表2所示。

由表2中的數(shù)據(jù)，同理可以推出f（x2）的最優(yōu)調(diào)度方案，結(jié)果如表3所示。

綜合表2和表3中的計(jì)算結(jié)果，得到最終的調(diào)度方案，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

綜合分析可知，當(dāng)wi-wi+1

6wi+2。能量調(diào)度方案由f（x4）向f（x1）反向追溯時(shí)，得到最優(yōu)調(diào)度方案為：a3→A3→b2→C0。綜上所述，可以得到微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量的最終調(diào)度方案如表5所示。

由表5可知，微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量調(diào)度過程中，動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法可以依據(jù)不同調(diào)度階段，進(jìn)行實(shí)時(shí)能量調(diào)度優(yōu)化，減少調(diào)度對經(jīng)濟(jì)效益的影響，改善用戶體驗(yàn)效果。為了進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果，對24 h內(nèi)調(diào)度優(yōu)化量進(jìn)行對比，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，在0～24 h內(nèi)，能量的變化幅度比較小，整體比較穩(wěn)定。其中，當(dāng)ri≤wi-wi+1時(shí)，能量的調(diào)度幅度加大;當(dāng)wi-wi+1wi-1-wi+1時(shí)，能量調(diào)度的變化幅度最小。由此可知，動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法可以對微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)能量進(jìn)行有效優(yōu)化，平均優(yōu)化幅度為26.2%。

3? ? 結(jié)語

綜上所述，實(shí)時(shí)能量調(diào)度是微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，也是微電網(wǎng)并網(wǎng)的基礎(chǔ)[6]。本文對微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量調(diào)度問題進(jìn)行了分析，提出一種動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對能量的有效調(diào)度，并減少能量調(diào)度對經(jīng)濟(jì)效益、用戶體驗(yàn)的影響。該算法將微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量調(diào)度分為3個(gè)階段，計(jì)算每個(gè)階段的最佳調(diào)度方案[7]。結(jié)果顯示，在對經(jīng)濟(jì)效益和用戶體驗(yàn)效果影響最小的情況下，動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法可以實(shí)現(xiàn)26.2%的優(yōu)化比例，說明該方法滿足微電網(wǎng)實(shí)時(shí)能量的調(diào)度要求。但是，本文在研究過程中仍然存在不足，對于不同階段間的能量調(diào)度以及能量的落差問題缺乏深入研究，在未來的研究中，還需針對此內(nèi)容進(jìn)行深入分析。

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收稿日期：2022-02-14

作者簡介：朱永明（1985—），男，浙江義烏人，工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。