储能参与电力需求响应!基于两阶段优化的西南地区微电网经济调度

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北极星储能网络新闻:储能单元在配电网低谷电价期间充电,在剩余时段放电,以减少微网从配电网购买的电量。

本文来源:微信公众号中国电力号:Electric-Power

1研究背景

西南地区电力资源丰富,尤其是可再生能源,蕴藏着丰富的风能资源、太阳能资源和小水电资源,具有极其广阔的开发利用前景。但是,受当前科技手段的限制,该地区新能源消费问题更加突出,出现了大量的风、光、水废弃等问题,资源浪费严重。微电网是分布式电源、储能系统、负载和控制设备的集合。通过控制设备的协调,实现微电网系统内的发电、配电和利用。这是可再生能源接入配电网的重要途径。随着微网技术的发展,西南地区利用微网利用可再生能源发电,有利于缓解大电网的运行压力,丰富系统的电力结构,真正走上可持续发展的道路。

2 paper

中解决的问题和意义微电网的概念不仅协调了分布式发电与大电网的矛盾,而且充分发挥了分布式发电的低能耗、灵活供电等优势,具有很大的发展前景。然而,与此同时,微网系统中包含的随机性和不确定性也在增加。如何在考虑系统不确定性的情况下进行微网经济调度,是电网运行单位面临的一大挑战。为了研究具有系统不确定性的微网系统的经济调度,本文首先根据西南地区的实际情况建立了一个典型的并网微网模型。在此基础上,建立了微网系统的两阶段鲁棒优化模型,并利用Benders分解算法求解两阶段鲁棒优化模型,从而实现西南地区微网系统的经济调度研究。该研究对我国西南地区微网的进一步发展具有一定的前瞻性探索意义。

3论文重点内容

本文以西南某地区的光伏输出和典型城市负荷为例,考虑微网分布式电源和负荷的不确定性,建立了基于两阶段鲁棒优化的西南微网经济调度模型,引入不确定性调整参数提高保守性,并采用Benders分解算法分层求解模型,为含微网的西南电网调度运行提供参考策略。

(1)两阶段鲁棒优化模型的建立与求解本文综合考虑了可控分布式电源、储能单元、相应的负荷需求以及微网与配电网的交互成本。以微网各单元日运行成本最小为目标,综合考虑系统功率平?庠际⑿枨笙煊υ际⒎植际焦β适涑鲈际约坝肱涞缤慕换スβ试际仍际T诖嘶∩希孟涫讲蝗范枋鱿低持泄夥植际椒⒌缁槭涑龉β屎透涸毓β实牟蝗范ㄐ裕佣侍飧男次湫偷牧浇锥温嘲粲呕问健?

对于上述两阶段鲁棒优化模型,本文应用Benders分解算法将模型分解为主要问题和子问题来求解。在求解Benders分解算法的过程中,子问题不断返回解作为主问题的约束条件。与此同时,主要的问题也一直在向子问题返回整数参数。通过迭代,约束条件不断更新直至最优解,从而有效提高模型的求解效率。具体的解决方案流程如图1所示。

图1 Benders算法解决方案流程图

(2)示例分析

在本文中,两阶段稳健优化模型I

从图3可以看出,在1:00 ~ 7: 00和 ~ 1:00之间,由于燃料电池的发电成本高于电价水平,系统运行主要依赖于从配电网购买电力,并且燃料电池在约束条件下以其最小功率运行。燃料电池在剩余时间内以最大功率运行,并与储能单元和光伏电源一起向负载供电,从而减少微电网从配电网购买的电量并降低系统的运行成本。同时,在满足内部负荷且有剩余电量的情况下,微网将在峰均电价期(图中 ~ 18:0,20:0 ~ 21: 00,2:00 ~ )出售给配电网,实现切谷补峰。

图4显示储能单元的充放电功率。

从图4可以看出,储能单元在配电网低谷电价期间充电,在剩余时间放电,从而减少微电网从配电网购买的电量。

图5是需求响应负载的实际/预期耗电量图。

从图5可以看出,需求响应负荷的预期用电量主要集中在电价高峰期。调整后,在满足相关约束条件的情况下,将用户在峰谷电价期的用电量调整到低谷电价期,从而降低了微网在峰谷电价期的购电量,降低了微网的购电成本。

为了验证两阶段鲁棒优化的有效性,本文进一步分析了两阶段鲁棒优化调度和确定性优化方案。在实际运行中,微电网需要为配电网提供提前一天的调度计划。由于预测误差的存在,实际功耗将偏离计划功耗。微电网需要补偿实时市场的差异。在实时操作阶段,销售价格低于前一天的价格,购买价格较高。本文将微网的日运行成本定义为日前调度成本和系统调整成本之和。

表1不同优化方案下的成本比较(单位:元)

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4研究结论

本文利用西南某城市的典型照明和负荷数据,对微网的运行和调度进行优化,建立了两阶段鲁棒优化模型。主要结论如下:

(1)考虑到可再生能源产量和负荷的不确定性,采用Benders分解算法对模型进行求解,得到极端运行情况下的微网日优化调度方案。

(2)考虑到实时调度的调整成本,鲁棒优化的总成本低于确定性优化,这表明在最优调度中考虑不确定性的重要性以及鲁棒优化在解决这类问题中的良好适用性。

魏明奎,周泉,周红,等.基于两阶段鲁棒优化的西南微网经济调度[J].电网规划,2005,11(2).中国电力,2019,52 (11) :2-8,18。

魏明奎,周泉,周红,等.基于两阶段鲁棒优化的西南地区微网经济调度[[J].电力,2019,52(11): 2-8,18。

原标题:魏明奎,中国国家电网公司西南分公司:综合,周红等。基于两阶段鲁棒优化的西南微网初始经济调度