考虑需求侧管理的微网经济优化运行探索

2015-01-13张松雪

科技创新导报 2014年34期

关键词：优化

张松雪

摘要：建立考虑需求侧管理的微网经济优化模型。微网的电力负荷由三个部分组成：固定负荷、随机负荷、可转移负荷。而需求侧管理的主要内容和重要目标都是可转移负荷管理。微网中需求侧负荷的优化管理和分布式电源的协调运作模式都是在分时电价的情况下建立的。根据函数线性化把其优化问题转变为一个混合整数规划问题，运用专业混合整数规划软件得出结论。得出结果证明，在考虑侧管理的微网经济运作比在没有考虑的情况下总费用降低了3.83%，得到了很好的经济效益。

关键词：需求侧管理微网经济负荷管理优化

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0187-01

由于智能电网逐渐取代整个电力系统，目前人们更为关注的是新型的供电模式：微网。微网是由负荷和分布式电源两部分组成，它在脱网或者并网中都可以运行，都可以达到本地用户热能和电能的使用要求。当前，分布式电源在控制技术方面和接入技术是全球对微网的主要研究，部分国家和地区为微网控制和分布式电源成立了实验平台，其以微网示范工程作为基础。这也让微网能量管理系统在微网实验平台的基础上得出一定的研究作用。微网能量管理系统的主要功能是实现微网的经济调度，使系统正常运行条件下优化调度各分布式电源的出力得到满足，尽量降低运行的成本。经济优化运行是实现微网能量管理其中重要的一步，它的研究意义非常重大。

时至今日电力市场化在不断完善和发展，电力系统的利益主体逐渐多样化，让人们重新认识了需求侧资源的管理。需求侧管理运用对用户推行多种经济激励、负荷管理等方法，把需求侧的资源通过整合达到减少消耗、降低发电投资和提高电力的目的。文章根据负荷转移的管理进行对需求侧管理的模型建造，在符合不同时段负荷接纳能力下，把负荷从电价高时段转移到电价低时段，用来降低总体运行开支。

1 微网的基本构造和需求侧管理

1.1 微网基本构造

微网分为三个部分：储能单元、分布式发电机和微网负荷。分布式发电机包含有风力发电机、燃料电池、光伏和微型燃气轮机。其中卫星燃气轮机与燃料电池是燃气机组，能够控制机组的出力，属于可控机组。风力发电机和光伏是绿色环保的发电机，气候环境对其影响非常大，波动性和随机性较大，为不可控机组。接入储能设备是对接入可再生能源给微网的运行状况带来的影响起到缓冲作用。

1.2 需求侧管理的内容

需求侧管理（DSM）的理念是20世纪80年代美国的电力科学研究院提出的，让电力需求不仅仅只由供应方来满足，也从中让需求方合理使用能源与节约能源成为供应侧管理的新内容。需求侧管理是对用电用户实行的管理。这种管理是国家运用其职能通过政策来优化高峰用电与低谷用电的方法。做到在相同用电功能下，降低电量消耗与电力需求以减少缺电压力，减少供电成本与用电成本。让供电方和用电方实现双赢，都能从中得到益处，也能节约能源和达到环保的效果。负荷管理是通过可控负荷使用的调整从而满足需求侧管理需求的一种有效措施。需求侧负荷有3个类型：可转移负荷、随机负荷和固定负荷，这三者当中最小的负荷要求是固定负荷，可以按照以往数据来推算。可转移负荷是指能够在某个时段中转移到另一个时段的负荷。随机负荷没办法进行推算，因为其为用户临时使用的负荷。

2 考虑需求侧管理的微网经济优化运行

（1）在使分布式电源得到正常运行和负荷侧的消纳约束的情况下，降低微网的总运行费用。在可再生能源机组中，因为它是利用自然能源进行发电，其成本非常低，基本可以不计算成本费用。燃料电池和微型燃气轮机的总成本可以用机组发电的非线性函数来计算，它们的成本由燃料成本、启动成本以及维护成本组成。微网优化运行的目标函数为

①

②

（T：运行周期；?T：单位时间间隔；N：可控机组的数量；：可控机组i在t时段时的功率上标CG为可控机组；：可控机组i在t时段时的发电费用；：可控机组i在t时段的启动费用；：可控机组在t时段的启动状态，数值为0时表示停机状态，为1时表示开机状态；：可控机组i每次启动的费用；：微网在t时段的购电量；：t时段的购电价格；：从t时段转向t时段的第i类可转移负荷量；：第i类可转移负荷的单位补贴费用；NTL：可转移负荷的种类）公式①需要满足负荷侧约束、系统约束、储能设备、分布式发电机组约束等约束条件。（2）系统约束是用来平衡系统能量的约束。（3）分布式发电机组约束。燃料电池与微型燃料气轮有着相似的运行特征，它们的体积都比较小，操作比较灵活，启动或者停止发电都很快速并且可以控制机组发电。最小技术输出、最大输出容量和爬坡速度是它们运行过程中的主要障碍。（4）储能设备约束。铅酸蓄电池是当前使用最频繁的储能设备。铅酸蓄电池存储容量限制非常大，而且为了延长蓄电池的使用寿命一般不能让其过度放电，要控制放电时间，使蓄电池保留一定的能源。（5）负荷侧约束。负荷侧有三个特点：可转移负荷、固定负荷和随机负荷，其中具有可调控特点的是可转移负荷。（6）微网对于广大电网来说是其中一个可控单元，它能够在短暂时间内满足外部的电网需求，还能够满足用户的特定需求，提高本地供电的稳定性和减少线路耗损，稳定本地电压，提高能源利用率。微网经济具有不确定性的特点，其不确定性不利于微网的发展。微网经济优化的目的在于降低发电成本，平衡电负荷与微源发电，做到供电稳定与环保供电。要做到对每个微源实行科学管理就要对准确描述每个微源的经济、出力和环境模型。此优化问题其实是分散、多变和存在许多约束条件的非线性组合优化问题，可以运用智能优化算法算出发电成本的最小值、用户停电损失费用和环境成本。

3 结语

本篇文章概述了需求侧管理的基本内容和微网的基本构造，分析了考虑需求侧管理的微网经济优化运行，在分时电价的状态下，建立微网的运行模式，用来协调需求侧负荷优化管理和分布式电源管理。考虑需求侧管理的微网经济优化运行可以降低能源的消耗、减少发电投资、保证电力的可持续发展，大大降低微网的总费用，有助于提高微网的经济效益。

参考文献

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