基于自适应粒子群算法的主动配电网日前有功调度.pdf

2 0 1 5 年第9 卷第1 1 期南方电网技术 系统分析与运行 2 0 1 5V 0 1 9N ( ) 11 S O U T H E R NP O W E RS Y S T E MT E C H N O L O G Y S v s t e mA n a l y s i s & 0 p e r a t i o n 文章编号：1 6 7 4 一0 6 2 9 ( 2 ( J 1 5 ) 1 1 一( ) ( ) 8 5 旬7 D O I ：1 0 1 3 6 4 8 jc n k i i s s n l 6 7 4 一( 1 6 2 9 ! ( ) 1 5 1 1 ( ) 1 3 中图分类号：T M 7 3 文献标志码：A 基于自适应粒子群算法的主动配电网日前有功调度 李建芳1 ，丛鹏伟! ，孟晓丽1 ，宋晓辉1 ，王晓勇2 ，唐巍2 ( 1 中国电力科学研究院，北京l O O l 9 2 ；2 中国农业大学信息与电气工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ) 摘要：在主动配电网背景下，将可调度分布式发电( d i s f 曲uc e dg e n e f a e i o n ，D G ) 、不可调度D G 、储能单元和基于可中 断负荷的需求侧响应等多种类型的分布式能源( d i s t r i b u t e de n e 曜yr e s o u r c e s ，D E R s ) 纳入主动配电网管理调度中，以 D E R s 日前2 4h 有功出力为优化变量，以一天内配电公司的运行成本最低为目标函数，建立了日前有功调度模型，采 用自适应粒子群算法对所提出的模型进行求解：针对改进后的I E E E3 3 节点配电系统进行了仿真，结果表明对于各类 D E R s 进行综合调度优化不仅能够满足配电网供电质量要求，而且能够有效管理和消纳分布式能源，为配电企业带来 最佳的经济效益。 关键词：主动配电网；分布式能源；日前有功调度；粒子群算法 D a y - A h e a dA c t i V eP o w e rS c h e d u l i n go fA c t i V eD i s t r i b u t i o nN e t w o r kB a s e d o nA d a p t i V eP a r t i c l eS w a r mA 1 9 0 r i t h m L IJ i a n f a n g ，C O N GP e n g w e i 2 ，M E N GX i a o l i1 ，S O N GX i a o h u i1 ，W A N GX i a o y o n 9 2 ，T A N GW e i ! ( I C h i n aE l e c t “cP o w e rR e s e a r c hI n s t i t u t e ，B e i j i n g1 0 0 1 9 2 ，C h i n a ；2 C o I I e g eo fI n f b r m a t i o na n d E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g ，C h i n aA gr i c u l t u r a lU n i V e r s i t y ，B e i j i n g10 0 0 8 3 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：U n d e rt h eb a c k g r o u n do fa c t i v ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k s ( A D N ) ，d i f - f e r e n tk i n d so fD E R si n c l u d i n g “d i s p a t c h a b l e ”d i s t r i b u t e d g e n e r a t i o n ，“n o 卜d i s p a t c h a h l e ”d i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n ，e l e c 【r i c a le n e r g ys t o r a g ea n dd e m a n dr e s p o n s eb a s e do ni n t e r r u p t i b l el o a da r e s t u d i e di nt h i sp a p e r F u r t h e m o r e ，ad a y a h e a da c t i V ep o w e rs c h e d u l i n gm o d e lf 6 rd i s t r i b u t i o nc o m p a n yi sp r e s e n t e df b rm i n i m i z i n g t h eo V e r a I ls y s t e mo p e r a t i o nc o s t so ft h ef o l l o w i n gd a ya n dt h em o d e li ss o l v e db ym e a n so fa d a p t i v ep a r t i c l es w a r ma l g o r i t h m T h e p r o p o s e dm e t h o di sa p p l i e dt oam o d i f i e dI E E E3 3 一n o d ed i s tr i b u t i o ns y s t e m T h er e s u 】t ss h o wt h a tt h eo p t i m a lc o o r d i n a t i o no fm u l t i p l e k i n d so fD E R sc a nn o to n l yp m r i d eg o o dp o w e rq u a l i t y ，b u tm a n a g ea n da c c o m m o d a t eD E R sm o r ee f k c t i v e I y ，a n dt h u sh a st h em o s t e c o n o m i cb e n e f i t sf o rd i s t r i b u t i o nc o m p a n y K e yw o r ( I s ：a c t i V ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k ；d i s t r i b u t e de n e r g yr e s o u r c e s ；d a y a h e a da c ( i v ep o w e rs c h e d u I i n g ；p a n i c I es w a r ma I g o r i t h m 0 引言 近年来，分布式能源接人配电网的规模逐步扩 大。分布式能源的基本构成是分布式电源、储能和 可控负荷等，其中分布式电源主要有光伏发电、风 力发电以及微型燃气轮机等。由于配电网自身自动 化水平不高、调度方式落后等问题，配电网对D G 的消纳能力受到严重制约；此外，分布式发电( d i s t 抽u t e dg e n e r a t i o n ，D G ) 本身分布位置分散、出力 基金项目：国家电网公司科技项目( P D 7 1 1 3 JJ 3 1 ) 。 F o u n d a t i o ni t e m ： s u p p o n e db yt h eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yP r o j e c to f t h eS t a t eG r i dC o r p o r a t i o no fC h i n a ( P D 7 1 1 3 一1 3 1 ) 不稳定的特点对配电系统的运行特性和电能质量也 会有较大的影响。配电网传统的“安装即忘记”式 D G 消纳策略不再适用，需要提出新的运行策略和 控制手段来对分布式能源( d i s t r i b u t e de n e 曙y r e s o u r c e s ，D E R s ) 进行管理。主动型配电网不是被动 地进行电能分配，而是通过调整可调度D G 的出 力，有效减少D G 接入对配电网的影响，同时利用 对储能模块的控制和需求侧响应的管理来消纳D G ， 并保证配电网经济、安全运行。卜。配电网的有功 调度作为未来主动配电网管理体系中的重要组成部 分，将对配电网的发展产生重要影响。 目前，国内外的学者对主动配电网日前有功调 度的研究还比较少。文献 6 以微网为研究对象， 万方数据 南方电网技术第9 卷 利用最大模糊满意度法将多目标经济调度问题转化 成非线性单目标优化问题，对微网内储能单元、微 型燃气轮机和燃料电池的有功、无功出力进行优 化；文献 1 建立了日前、日内2 个时间尺度的调 度模型，在日前调度模型中，以配电网中各D G 发 电成本总和最小为目标函数，对各D G 的有功出力 和有载调压变压器的分接头位置进行优化；文献 7 在D G 属于独立发电商所有的经营模式下，以 能源损耗费用、D G 弃电费用、无功支持费用以及 对响应负荷的补偿费用之和最小为目标函数建立配 电管理系统主动能源管理调度模型，对D G 的有功 出力、响应负荷的削减量以及配电网中联络开关的 状态进行优化。 然而，这些文献中也存在着以下几方面问题： 1 ) 目前对于日前调度的研究主要集中在微网领域， 在研究过程中以D G 燃料费用作为发电成本，而在 主动配电网的背景下需要厘清配电公司和D G 发电 商在经营所有权与运行调控权方面的关系。未来主 动配电网众多D G 的经营所有权应当属于独立发电 商，而配电公司作为管理者对D E R s 的运行进行调 控，简单地将微网有功调度模型应用到主动配电网 中并不符合其运营管理要求。2 ) 现有文献中所建立 的模型对于D E R s 类型考虑不够完整，尤其缺少对 储能单元进行调度的研究，而储能技术作为电网运 行过程中“采一发一输一配一用一储”6 大环节中的 重要组成部分，不仅可以消除昼夜间峰谷差，降低 供电成本，还能够促进可再生能源的应用，提高系 统运行稳定性j ，因而对其在配电网中的调度研究 具有重要意义。目前缺乏对D G 、储能以及需求侧 响应同时考虑的综合协调调度的研究。 针对以上问题，本文基于储能单元由配电公司 全权所有，发电商拥有D G 经营所有权，配电公司 对D E R s 拥有运行调控权的运营模式，考虑对D G 、 储能单元和基于可中断负荷一。的需求侧响应的调 度，以D E R s 在未来2 4h 的有功出力为优化变量， 以系统一天内配电公司运行成本最小为目标函数， 在日前时间尺度上为配电管理系统建立主动配电网 有功调度方法，采用自适应的粒子群算法进行求 解。 1 主动配电网有功调度架构 配电管理系统是主动配电网进行优化运行管理 的核心部分，它对接人配电网的所有D E R s 的运行 调控具有重要意义。本文研究的主动配电网有功调 度架构如图l 所示，包含不可调度D G ( 光伏发电和 风力发电) 、可调度D G ( 微型燃气轮机叫和燃料电 池o ) 、储能装置以及可中断负荷。对于光伏和风 力这两种清洁型能源发电形式采取优先满发的策 略。配电公司全权拥有储能装置，发电商拥有D G 的经营所有权，在电力市场背景下，各D G 发电商 和参与可中断负荷的用户需上报其最大发电量和削 减量并参与竞价，配电公司拥有D E R s 的运行调控 权，可以根据系统优化运行要求对D E R s 的出力进 行调度。 等醚厂孺_ r + 基量k 到满飘，鳃戆置 I ：报埘! 测发电o 返同调度f f 4 1 可弼砸趸瓦弱开一返同s o d 图1