考虑需求响应及电能交互的多微电网优化调度_周磊.pdf
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1、 考虑需求响应及电能交互的多微电网优化调度周 磊1,明庆永1,袁 全2(1.国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司,江苏 盐城2 2 4 0 0 0;2.国网江苏省电力有限公司宝应供电分公司,江苏 扬州2 2 5 8 0 0)摘 要:为了进一步提升多微电网系统的经济运行水平,首先分析了配电网侧微电网的具体结构,包括光伏、燃气轮机、需求响应负荷以及电储能单元,其中需求响应负荷包括可中断负荷、温控负荷;接着构建了考虑需求响应及电能交互的多微电网日前调度优化模型,以多微电网整体的用电成本最低为优化目标,各单元的运行约束与电能交互限制为约束条件;最后以三个微电网的微电网群为算例,验证所构建模型的有效性,
2、其能够有效降低多微电网系统的运行成本。关键词:区域配电网;多微电网;电能交互;优化调度;需求响应中图分类号:TM 7 3 2 D O I:1 0.1 9 7 6 8/j.c n k i.d g j s.2 0 2 3.0 2.0 1 5O p t i m a lD i s p a t c ho fM u l t i-m i c r o g r i dC o n s i d e r i n gD e m a n dR e s p o n s ea n dP o w e r I n t e r a c t i o nZ HOUL e i1,M I N GQ i n g y o n g1,YUANQ
3、 u a n2(1.Y a n c h e n gP o w e rS u p p l yB r a n c h,S t a t eG r i dJ i a n g s uE l e c t r i cP o w e rC o m p a n y,Y a n c h e n g2 2 4 0 0 0,C h i n a;2.B a o y i n gP o w e rS u p p l yB r a n c h,S t a t eG r i dJ i a n g s uE l e c t r i cP o w e rC o m p a n y,Y a n g z h o u2 2 5 8 0
4、0,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o f u r t h e r i m p r o v e t h ee c o n o m i co p e r a t i o n l e v e l o fm u l t i-m i c r o g r i ds y s t e m,f i r s t l y,t h es p e c i f i cs t r u c-t u r eo f t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ks i d em i c r o g r i d i s a n a l y z
5、e d,i n c l u d i n gp h o t o v o l t a i c,g a s t u r b i n e,d e m a n d r e s p o n s e l o a da n de l e c t r i ce n e r g ys t o r a g eu n i t.T h ed e m a n dr e s p o n s e l o a d i n c l u d e s i n t e r r u p t i b l e l o a da n dt e m p e r a t u r ec o n t r o l l o a d.T h e n,am
6、u l t i-m i c r o g r i dd a y-a h e a dd i s p a t c ho p t i m i z a t i o nm o d e l c o n s i d e r i n gd e m a n dr e s p o n s ea n dp o w e r i n t e r a c t i o n i s c o n s t r u c t e d.T h eo p t i m i z a t i o ng o a l i s t o r e d u c e t h eo v e r a l l p o w e r c o s t o fm u l
7、t i-m i c r o g r i d,a n d t h eo p e r a t i o nc o n s t r a i n t o f e a c hu n i t a n dt h e i n t e r a c t i o nb e t w e e ne l e c t r i c e n e r g ya r e t h e c o n s t r a i n t s.F i n a l l y,t h em i c r o g r i dg r o u p s o f t h r e em i c r o g r i d s a r eu s e da s a ne x a
8、 m p l e t ov e r i f yt h ee f f e c t i v e n e s so f t h ec o n s t r u c t e dm o d e l,w h i c hc a ne f f e c t i v e l yr e d u c e t h eo p e r a t i n gc o s t o f t h em u l t i-m i c r o g r i ds y s t e m.K e yw o r d s:d i s t r i b u t i o nn e t w o r k;m u l t i-m i c r o g r i d;p
9、o w e r i n t e r a c t i o n;o p t i m a l d i s p a t c h;d e m a n dr e s p o n s e收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 7作者简介:周磊(1 9 9 6-),硕士,研究方向为输配电工程建设。0引言随着全球资源的日渐枯竭1,分布式电源因地制宜的特性受到人们关注2。在同一个配电区域中,可能会出现多个微电网,由于各个微电网的各个设备的发电特性不同,因此在多微电网系统中会出现“电能盈余”“电能缺额”以及“电能自平衡”三种不同状态3。对于微电网的经济性研究主要分为两部分,即微电网的选址定容和微电网的优化调度4。而随
10、着科学技术的发展,多微电网系统调度优化更是目前研究的重点。文献5 考虑到微电网之间的电能交互,利用交替乘子算法求解多微电网模型。文献6 提出多微电网环境下考虑负荷的需求响应,用S h a p l e y算法求解,优化结果表明多微电网系统考虑需求响应后能够有效降低系统的运行成本。文献7 同样考虑微电网间交换功率的成本,利用交替方向乘子法进行模型的求解。文献8 提出了考虑电能交换的多区域的电-气综合能源系统的调度模型,利用交替乘子算法对所提出的模型进行计算。在多微电网系统中,当考虑需求响应时可以实现各个微电网的负荷优化,当系统考虑电能交互时可以实现各个微电网之间的能量流动,提高新能源的消纳效率。本
11、文在以上研究的基础上,建立考虑需求响应与电能交互的多微电网优化调度模型,通过对微电网内的温控负荷与可中断负荷进行优化,以及微电网与配电网、微电网间进行电能交互,提高微电网调度策略的灵活性。最后,以三个微电网的仿真实例,验证所提模型的有效性。1多微电网系统的结构模型1.1多微电网电能交易市场结构如图1所示,微电网除聚合了常规的光伏电站、燃气轮机、储能系统等单元外,还聚合了需求响应资源。需求响应资源包括可中断负荷(如电视机、洗衣机等)和以空25电工技术 电力自动化 调负荷为代表的温控负荷。图1微电网基本结构示意图1.2需求响应负荷的建模分析在本文的多微电网模型中,需求响应负荷主要分为可中断负荷和温
12、控负荷。可中断型负荷属于价格激励型需求响应,若t时刻参与响应,则对其给予补贴。可中断负荷按等级划分,各级的补贴费用、可中断的最大比例不同。可中断负荷成本表示为:CD Ri,t=nmm=1c u r ti,mLc u r ti,m,t(1)0Lc u r ti,m,tLc u r t,m a xi,m(2)式中,c u r ti,m为中断负荷的补贴费用;Lc u r ti,m,t为每一级中断负荷的大小;nm为中断负荷的最大等级数量;Lc u r t,m a xi,m为第m级负荷中断量的最大值。中央空调负荷的调控必须满足用户的舒适度要求,本文以PMV来刻画用户的舒适度要求,记为PWV,表示大部分人
13、经过投票而确定的较为舒适的冷热感觉。依据人体舒适度范围,中央空调负荷在运行过程中需要满足的舒适度范围为:-0.5PMV0.5(3)PMV=0.3 8 9 5(Ti n-2 6),Ti n2 60.4 0 6 5(-Ti n+2 6),Ti n2 6(4)带入舒适度范围的边界条件,即可分别求得室内温度的调控范围。由能量守恒定律可知智能楼宇在确定的时间内获得的热量等于该段时间楼宇的热量输入量以及输出量之差。dTi ndt+Ti n-(-Qi,t)=0(5)式中,、为 智 能 楼 宇 以 及 空 调 系 统 的 特 征 参 数;Qi,t为i个MG O内聚合的空调的总冷量。求解式(5),可得温度与冷量
14、的进一步关系表达式:Ti nt=e-tTi nt-1+(1-e-t)(t-Qi,t)(6)t=Kw a l lAw a l l(Tc 1+Td)+qw i nAw i nFdFsFc 1+Kw i nAw i nTo u tt+1 0 0 0k1k2k3Ph e+1 0 0 0k4k5k6k7Pl e+Cc 1nqs h+nq1 h+1.0 1GnTo u tt+3 8.5Gn(7)=Kw a l lAw a l l+Kw i nAw i n+1.0 1Gn(8)=CaV=ShAi n(9)式中,Kw a l l为外墙传热系数;Aw a l l为外墙面积;Tc 1为外墙的冷负荷计算温度的逐时值
15、;Td为冷负荷计算温度Tc 1关于地区的修正值;qw i n为外窗日射得热量最大值;Aw i n为外窗面积;Fd为外窗玻璃类型修正系数;Fs为外窗内遮阳的遮阳系数;Fc 1为外窗玻璃冷负荷系数;kw i n为外窗的传热系数;To u tt为t时刻室外温度;Ti nt为t时刻室内温度;Ti nt-1为t-1时刻室内温度;Ti n为室内温度;k1为电热设备安装系数;k2为电热设备负荷系数;k3为电热设备的同时使用率;Ph e为电热设备的安装功率;k4为照明设备的同时使用率;k5为照明设备的蓄热系数;k6为整流器消耗功率的系数;k7为照明设备的安装系数;Pl e为照明设备的安装功率;Cc 1为人体显
16、热散热冷负荷系数;n为公共楼宇中的总人数;为群集系数;qs h为每名成年男子的显热散热量;ql h为每名成年男子的潜热散热量;Gn为新风量;Ca为空气定压重量比热容;V为公共楼宇制冷空间体积;a为空气密度;Sh为墙面的蓄热系数;Ai n为内墙面积9。下一步即需要化简冷量与空调电功率之间的耦合关系,首先需要明确,冰蓄冷式中央空调系统的总冷量Qi,t包括制冷机组的制冷量Qc hi,t以及蓄冷槽的蓄冷量Qs ti,t和释冷量Qr ei,t:Qi,t=Qc hi,t-Qs ti,t+Qr ei,t(1 0)0Qc hi,tQc h,m a x(1 1)0Qs ti,tQs t,m a x(1 2)0Q
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