智能电网技术:面向供需互动能量优化
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2.5.2 源网互动优化方法

源网互动优化是指在现有电源、电网协同运行的基础上,通过新的电网调节技术有效控制可再生能源大规模并网及分布式能源接入电网时的“不友好”特性,新能源和常规能源一起参与电网调节。现有电网运行控制是按不同时间尺度综合应用负荷预测、机组组合、日前计划、在线调度等实现电源和电网的协同控制。随着可再生能源的大规模集中并网和小容量分布式接入电网,源网协调主要体现在:规模化新能源与常规能源分工协作;根据电网供需平衡要求,通过智能微网、智能配电网等将数量庞大、形式多样的分布式能源进行灵活、高效的组合应用。随着源网协同技术的发展,可再生能源的可预测、可调度和可控性将大为改观。

主动配电网作为智能配电网的发展趋势,是实现分布式电源在配电网中广泛接入及高度渗透的重要技术手段[5]。根据文献[6]中CIGRE C6.11工作组的工作报告,主动配电网可定义为:可以综合控制分布式资源(如分布式能源、柔性负荷、储能等)的配电网,可以使用灵活的网络调节技术实现潮流的有效管理,分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上承担一定的对系统的支撑作用。主动配电网优化调度的本质是在确保绿色可再生能源最大化利用的前提下,对主动配电网的所有控制手段进行统筹协调,实现运行成本最小,其控制内容包括以可控分布式发电单元功率调度为代表的电源控制和以联络开关的位置变换为代表的网络控制。主动配电网优化调度的目标函数如下:

其中,k为完整调度周期可以划分的阶段数,对于每个阶段,可认为各个分布式发电单元出力、储能单元出力及负荷大小不变;ΔT为单位阶段的时长;l为整个最优潮流计算涉及的配网供电区域互联的馈线数;Cg(t)和Pg(t)分别为第g条馈线在时段t的电价成本和第g条馈线出口有功功率;n为分布式发电单元的个数;Ci(t)和PDG-i(t)分别为第i个分布式发电单元在时段t的发电成本和有功出力。该目标函数从本质上反映了优化调度分布式可再生能源及储能充放电策略带来的收益,分布式能源发电成本优于电网,在负荷一定的情况下,分布式发电利用率越高,电网输送电能就越少。

除常规的节点电压约束和支路潮流约束外,主动配电网优化调度的约束条件还包含以下几个。

① 分布式能源的配网潮流等式约束:

其中,PESS-j(t)为第j个储能单元在时段t的充放电功率;O(t)为时段t的联络开关位置方案。

② 分布式电源出力约束:

其中,分别为第i个分布式发电单元的功率下限和上限。

③ 储能系统的充放电功率约束:

其中,分别为第i个储能单元的功率下限和上限。

④ 联络开关位置约束:

其中,V[O(t)]为配电网联络开关的位置方案;G为配电网的辐射状结构。

⑤ 储能系统容量约束:

其中,为第j个储能单元在时段t的剩余能量;分别为第j个储能单元剩余能量的最小允许值和最大允许值。

⑥ 储能系统在调度周期内能量守恒约束: