大力發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為世界各國應(yīng)對環(huán)境污染和資源枯竭等問題的重要戰(zhàn)略共識。隨著清潔能源大規(guī)模以分布式電源(Distributed Generation, DG)的方式接入配電網(wǎng),配電網(wǎng)的潮流分布發(fā)生了深刻變化,傳統(tǒng)的配電網(wǎng)調(diào)度模式已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的運行需求。交直流配電網(wǎng)由于具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、潮流可控等優(yōu)勢,成為未來智能配電網(wǎng)的一個重要發(fā)展趨勢。
與此同時,由于清潔能源具有隨機(jī)性、間歇性等特性,清潔能源的大量無序接入為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),冷-熱-電-氣深度耦合的微型能源互聯(lián)網(wǎng)(簡稱微能網(wǎng))的發(fā)展與應(yīng)用為上述問題的解決提供了新的思路。因此,如何充分發(fā)揮交直流配電網(wǎng)靈活拓?fù)渲貥?gòu)和微能網(wǎng)多能耦合替代的優(yōu)勢,并實現(xiàn)二者的協(xié)同優(yōu)化,已經(jīng)成為進(jìn)一步促進(jìn)清潔能源高效消納的關(guān)鍵問題之一。
在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下,含多能微電網(wǎng)接入的交直流配電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化相關(guān)研究近年來漸漸興起。傳統(tǒng)文獻(xiàn)建模思路大致可以分為集中式和分布式兩大類。但是現(xiàn)有微能網(wǎng)與配電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化模型研究中大多未能充分考慮配電網(wǎng)與微能網(wǎng)間的交互耦合,且未充分挖掘交直流配電網(wǎng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和微能網(wǎng)用戶需求響應(yīng)等靈活調(diào)度資源,無法充分發(fā)揮配電網(wǎng)和微能網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度對可再生能源消納的促進(jìn)作用;此外,現(xiàn)有協(xié)調(diào)調(diào)度求解算法普遍存在計算復(fù)雜、耗時較長等缺陷,工程應(yīng)用價值有限。
針對上述問題,華中科技大學(xué)的研究人員充分考慮交直流配電網(wǎng)與微能網(wǎng)的交互影響,研究計及動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和多能源協(xié)同的交直流配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度策略。
圖1 交直流配電網(wǎng)-微能網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度框架
首先,根據(jù)含微能網(wǎng)的交直流配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和調(diào)度模型特點,以配電網(wǎng)節(jié)點邊際電價和微能網(wǎng)購/售電功率為交互變量,結(jié)合異構(gòu)分解技術(shù)構(gòu)建了交直流配電網(wǎng)-微能網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度框架,進(jìn)而以系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo),建立了交直流配電網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度模型;然后,通過二階錐約束等價變形和整數(shù)松弛定價,完成了混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型節(jié)點邊際電價的數(shù)學(xué)推導(dǎo),并提出了一種基于極限學(xué)習(xí)機(jī)(Extreme Learning Machine, ELM)耦合交互的模型快速求解方法;最后,在含微能網(wǎng)的改進(jìn)IEEE 33節(jié)點交直流配電網(wǎng)驗證本文所提模型的有效性和求解技術(shù)的高效性。
圖2 含微能網(wǎng)的交直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
研究結(jié)果表明:
1)含微能網(wǎng)的交直流配電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行框架能夠反映微能網(wǎng)和交直流配電網(wǎng)之間的影響機(jī)理,以節(jié)點邊際電價和購售電功率為交互變量的協(xié)調(diào)機(jī)制能夠有效地實現(xiàn)信息交互。
2)基于ELM的交直流配電網(wǎng)雙層協(xié)調(diào)調(diào)度模型求解方法能夠在保證求解最優(yōu)性的前提下,縮短每次迭代計算時間,實現(xiàn)交直流配電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化模型的快速求解。
3)交直流配電網(wǎng)和接入的微能網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)調(diào)度,對于提升系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性,促進(jìn)可再生能源消納和能源清潔化轉(zhuǎn)型具有重要意義。
本文編自2022年第1期《電工技術(shù)學(xué)報》,論文標(biāo)題為“面向微型能源互聯(lián)網(wǎng)接入的交直流配電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略”,作者為鄭重、苗世洪 等。