第2章
智能电网供需互动优化控制基础

2.1　供需互动优化控制理论框架

可再生能源和常规能源、输电网和配电网、可控负荷协同的目的是实现安全、经济、环保的智能电网优化控制，其分析和优化方法涉及多个学科，多学科相互关联、互为支撑。供需互动优化控制理论框架如图2.1所示。

图2.1　供需互动优化控制理论框架

（1）供需互动优化控制的数学工具与支撑技术

供需互动优化控制的数学工具与支撑技术主要包括最优化理论、高级量测体系、认知强化学习理论和适用于互动环境的信息接入与传输技术。先进的智能电网信息系统为供需互动提供了必要的技术支撑。最优化和认知强化学习为供需互动业务的实时性和可靠性分析、需求侧交互机理研究和供给侧交互建模等提供了有效的分析工具。层次分析法不仅可以揭示不同属性间的相互影响，还可以准确描述业务需求和网络属性的匹配程度，为业务需求、网络带宽、网络传输速率、网络时延及安全性和用户偏好的综合描述提供了有效的解决方法。

（2）供需互动优化控制的基础研究内容

供需互动优化控制的基础研究内容是基于最优化理论分析可再生能源并网和需求侧电动汽车规模化接入的特性及影响，包括可再生能源并网的随机性、波动性，以及电动汽车负荷与电网交互的电池模型、可互动的电池剩余电量分析模型等。可再生能源并网的相关问题集中在供给侧，例如通过对风速的有效数学表达，将上述特性建模为分段函数模型，这些特性和模型研究将给出可再生能源与电网的互动机理。电动汽车规模化接入的研究归类在需求侧，基于物理特性的电池模型，利用概率论方法刻画电动汽车互动行为和用电方式，量化需求侧可调度特性和可调度潜力，进而为供需互动优化控制实现机制提供理论基础。

（3）供需互动优化控制的核心研究内容

供需互动优化控制的核心研究内容包括互动模式及模型构建与求解。在相应的互动模式下，利用最优化理论的思想，从系统运行的安全角度、绿色环保角度、出力成本的经济角度将具有不同特征的供给侧和需求侧建模为混合整数规划模型，并给出相应的求解方法，进而引导需求侧追踪可再生能源发电出力，同时根据供给侧数据设计合理的调度排序和出力安排，实现供需双侧协调优化和双向自适应。