含可再生能源的热电联供型微网经济运行优化
王 锐１，
２，顾 伟１，２，吴 志１，２（１．东南大学电气工程学院，江苏省南京市２１００９６；２．伺服控制技术教育部工程研究中心，江苏省南京市２１００９６
）摘要：热电联供系统具有节能、环保、经济等特点，有着良好的发展前景和应用价值。文中针对由
风电机组、光伏电池、燃料电池、余热锅炉、燃气锅炉、蓄电池以及热电负荷构成的热电联供型微网系统，考虑风电、光伏功率以及热电负荷的随机性，应用机会约束规划理论建立经济运行优化模型，并提出一种基于随机模拟技术的粒子群优化（ＰＳＯ）
算法求解模型。根据不同的微源配置，对系统的运行方案进行优化。实例分析结果表明，
所提出的方法可以提供微源优化配置建议，实现微源动态经济调度，有效降低系统运行费用。关键词：热电联供；微网；可再生能源；经济运行；机会约束规划；粒子群优化；随机模拟
收稿日期：２０１０－０３－１９；修回日期：２０１１－０１－２３。国家自然科学基金资助项目（５０９０７００８，６０９７４０３６
）。０ 引言
热电联供（ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｈｅａｔ ａｎｄ ｐ
ｏｗｅｒ，ＣＨＰ）系统建立在能源梯级利用的概念基础上，
统一解决了电能和热能的供应问题，是一种经济节能、环境友好
的用能方式，具有良好的社会和经济效益，在国内外
引起广泛关注［
１－
５］。在发展低碳绿色经济的背景下，中国也开始重视ＣＨＰ系统的发展，但技术还不成
熟，应用尚处于起步阶段。
ＣＨＰ型微网是一个复杂的能量系统，
存在多种能量平衡关系。在满足用户热电负荷需求的前提下，如何根据微源配置（即参与微源的种类、微源的运行参数等）制定系统未来一段时间内的运行方案（即各微源在各时段的功率分配），以使系统获得最佳经济效益，是微网经济运行研究中的一个重要内容。目前，国内的研究还仅局限在电力微网的层面
上［
６－
１０］，对ＣＨＰ系统涉及较少，国外在此方面已有相关研究展开。文献［１１
］针对由风电机组和质子交换膜型燃料电池组成的ＣＨＰ系统，利用进化算法研究该系统的经济运行问题，比较了对回收的热能采取４种不同方案得到的结果。文献［１２］研究了由燃气轮机、吸附式制冷机和余热锅炉构成的冷热电三联供系统，建立简单的线性模型，对系统运行策略进行优化。文献［１３］以成本最小化为目标，建立了ＣＨＰ型微网中各种类型微源的优化配置模型，并采用粒子群优化（ＰＳＯ）算法进行求解。本文建立了一种含可再生能源的ＣＨＰ型微网系统，由风电机组、光伏电池、燃料电池、余热锅炉、
燃气锅炉、蓄电池等微源和热电负荷构成。由于风
电、光伏功率以及热电负荷存在很强的随机性，而且目前的预测水平还远未达到实际应用的要求，因此这些量将作为未知因素考虑。含可再生能源的ＣＨＰ型微网的经济运行优化问题不再如文献［１１－１３
］所述是常规意义下的确定性问题，而是一个包含多个随机变量的规划问题。机会约束规划（ＣＣＰ）能够很好地描述随机变量带来的不确定性，学者们已经成功利用ＣＣＰ模型解决了电力系统研究中的很
多问题［１４－
１７］。本文应用ＣＣＰ理论建立含可再生能源的ＣＨＰ型微网经济运行优化模型，并提出一种
基于随机模拟技术的ＰＳＯ算法求解上述模型。在预测未来一天２４ｈ风电、光伏功率以及热电负荷的基础上，根据不同的微源配置，对系统的运行方案进行优化。
１ 含可再生能源的ＣＨＰ型微网系统
本文研究的含可再生能源的ＣＨＰ型微网系统
如图１所示
。
炉以天然气为燃料，将化学能直接转化为电能和热能；余热锅炉回收燃料电池产生的废热；蓄电池作为储能装置，根据系统运行情况，实时进行充放电。此系统还与大电网进行双向的电功率流动，当电能不足时从大电网购买电能，当电能富足时向大电网销售电能。整个系统分成２个部分：用户电负荷由风电机组、光伏电池、燃料电池供给，并可与大电网和蓄电池进行双向功率交换；用户热负荷由燃气锅炉和余热锅炉供给。
２ ＣＣＰ理论
ＣＣＰ主要针对约束条件中含有随机变量，且必须在观测到随机变量的实现之前作出决策的情况。考虑到所作决策在不利的情况发生时可能不满足约束条件而采取一种原则：允许所作决策在一定程度上不满足约束条件，但是该决策应该使约束条件成立的概率不小于某一置信水平［１８］。
考虑带有随机参数的数学规划模型：
ｍｉｎ ｆ（ｘ，ξ）
ｓ．ｔ．ｇｉ（ｘ，ξ）≤
｛０（１）式中：ｘ为决策向量；ξ为随机向量；ｆ（ｘ，ξ）为目标函数；ｇｉ（ｘ，ξ）为随机约束函数；ｉ＝１，２，…，ｑ。
实际上，由于随机变量ξ使得目标函数和约束条件的含义并不明确，因此上述规划模型没有意义。
ＣＣＰ解决了上述问题，其模型如下：
ｍｉｎ ｆ－
ｓ．ｔ．Ｐｒ｛ｆ（ｘ，ξ）≤ｆ－｝≥βＰｒ｛ｇｉ（ｘ，ξ）≤０｝≥
烅
烄
烆α
（２）式中：Ｐｒ｛｝表示括号中事件成立的概率；α和β分别为事先给定的约束条件和目标函数的置信水平；ｆ－为目标函数ｆ（ｘ，ξ）在置信水平至少为β时所取的最小值。
３ 含可再生能源的ＣＨＰ型微网经济运行优化模型
本文应用ＣＣＰ理论建立了含可再生能源的ＣＨＰ型微网经济运行优化模型，以系统运行费用最小化为目标，综合考虑系统的能量平衡约束以及各微源的运行约束，对系统的运行方案进行优化。３．１ 目标函数
系统运行费用包括：从大电网购电的费用；燃料电池、燃气锅炉的天然气使用费用；风电机组、光伏电池、燃料电池、余热锅炉、燃气锅炉、蓄电池等微源的维护费用；向大电网售电的收入。由于目标函数中含有风电、光伏功率等随机变量，运行费用也是一
个随机量，因此采用确定性的表达式没有意义。根据式（２），目标函数表示如下：
ｍｉｎ ｆ－
ｓ．ｔ．Ｐｒ∑
ｎ
ｉ＝１
Ｃｉ≤ｆ
｛｝－≥
烅
烄
烆β
（３）
式中：
Ｃｉ＝［ＴＣｐｈ＋Ｃｓｅ
２
Ｐｅｘ，ｉ＋
Ｃｐｈ－Ｃｓｅ
２
｜Ｐｅｘ，ｉ｜＋
Ｃｇ（ａｓＰｆｌ，ｉηｆｌ，ｉ＋Ｐｇｂ，ｉηｇ）ｂ＋Ｐｆｌ，ｉＣｆｌ＿ｏｍ＋
Ｐｆｌ，ｉｒ
ｆｌ，ｉηｈｒ＿ｂｌ
Ｃｂｌ＿ｏｍ＋Ｐｇｂ，ｉＣｇｂ＿ｏｍ＋
｜Ｐｂｔ，ｉ｜Ｃｂｔ＿ｏｍ＋Ｐｗｔ，ｉＣｗｔ＿ｏｍ＋Ｐｐｖ，ｉＣｐｖ＿］ｏｍ
Ｔ为单位时段的时间间隔；ｎ为时段总数；Ｐｅｘ，ｉ为第ｉ时段与大电网交换的电功率，购电为正，售电为
负；Ｐｆｌ，ｉ为第ｉ时段燃料电池的发电功率；Ｐ
ｇｂ，ｉ
为第ｉ时段燃气锅炉功率；Ｐｂｔ，ｉ为第ｉ时段蓄电池充放电功率，放电为正，充电为负；Ｐｗｔ，ｉ为第ｉ时段风电机
组功率；Ｐ
ｐｖ，ｉ
为第ｉ时段光伏电池功率；Ｃ
ｐｈ
为从大电
网购电的价格；Ｃｓｅ为向大电网售电的价格；Ｃ
ｇａｓ
为天然气价格；Ｃｆｌ＿ｏｍ为燃料电池维护费用；Ｃｂｌ＿ｏｍ为余热
锅炉维护费用；Ｃ
ｇｂ＿ｏｍ
为燃气锅炉维护费用；Ｃｂｔ＿ｏｍ为
蓄电池维护费用；Ｃｗｔ＿ｏｍ为风电机组维护费用；Ｃ
ｐｖ＿ｏｍ为光伏电池维护费用；η
ｆｌ，ｉ
为燃料电池第ｉ时段的效
率；ｒ
ｆｌ，ｉ
为燃料电池第ｉ时段的热电比值；η
ｇｂ
为燃气
锅炉的效率；η
ｈｒ＿ｂｌ
为余热锅炉废热回收效率。３．２ 约束条件
约束条件包括电能、热能的平衡约束以及各微源的运行约束。
１）电能平衡约束
电能平衡约束根据蓄电池充电与放电情况分为如下２种：
Ｐｅｘ，ｉ＋Ｐｆｌ，ｉ＋Ｐｗｔ，ｉ＋Ｐｐｖ，ｉ＋
Ｐｂｔ，ｉ
ηｃｈ
－Ｐｅｌ，ｉ＝０（４）
Ｐｅｘ，ｉ＋Ｐｆｌ，ｉ＋Ｐｗｔ，ｉ＋Ｐｐｖ，ｉ＋Ｐｂｔ，ｉη
ｄｉｓ
－Ｐｅｌ，ｉ＝０（５）式中：Ｐｅｌ，ｉ为第ｉ时段的电负荷；η
ｃｈ
和η
ｄｉｓ
分别为蓄电池充放电效率；ｉ＝１，２，…，ｎ，下同。
２）热能平衡约束
Ｐｆｌ，ｉｒｆｌ，ｉη
ｈｒ＿ｂｌ
＋Ｐｇｂ，ｉ－Ｐｔｈ，ｉ＝０（６）式中：Ｐｔｈ，ｉ为第ｉ时段的热负荷。
３）与大电网功率交换约束
Ｐｅｘ，ｍｉｎ≤Ｐｅｘ，ｉ≤Ｐｅｘ，ｍａｘ（７）式中：Ｐｅｘ，ｍａｘ和Ｐｅｘ，ｍｉｎ分别为与大电网功率交换的最大和最小值，即向大电网购电和售电的最大功率。
４）燃料电池运行约束
ΔＰｆｌ＿ｄｏｗｎＴ≤Ｐｆｌ，ｉ－Ｐｆｌ，ｉ－１≤ΔＰｆｌ＿ｕｐＴ（８）
Ｐｆｌ，ｍｉｎ≤Ｐｆｌ，ｉ≤Ｐｆｌ，ｍａｘ（９）
—
３
２
—
·学术研究· 王 锐，等 含可再生能源的热电联供型微网经济运行优化
式中：ΔＰｆｌ＿ｕｐ和Δ
Ｐｆｌ＿ｄｏｗｎ分别为燃料电池单位时段内功率最大增发量和最大减发量；Ｐｆｌ，ｍａｘ和Ｐｆｌ，ｍｉｎ分别为燃料电池的最大和最小发电功率。
５
）余热锅炉运行约束Ｐｂｌ，ｍｉｎ≤Ｐｆｌ，ｉｒｆｌ，ｉηｈ
ｒ＿ｂｌ≤Ｐｂｌ，ｍａｘ（１０）式中：Ｐｂｌ，ｍａｘ和Ｐｂｌ，ｍｉｎ分别为余热锅炉的最大和最小功率。
６
）燃气锅炉运行约束Ｐｇｂ，ｍｉｎ≤Ｐｇｂ，ｉ≤Ｐｇ
ｂ，ｍａｘ（１１）式中：Ｐｇｂ，ｍａｘ和Ｐｇｂ，ｍｉｎ分别为燃气锅炉的最大和最小功率。
７
）蓄电池运行约束Ｐｂｔ，ｍｉｎ≤Ｐｂｔ，ｉ≤Ｐｂｔ，ｍａｘ
（１２）∑ｎｉ＝１
Ｐ
ｂｔ，ｉ
Ｔ＝０
（１３）Ｗｂｔ，ｍｉｎ≤Ｗｉｎｉｔ－∑ｊ
ｉ＝１
Ｐｂｔ，
ｉＴ≤Ｗｂｔ，ｍａｘ
（１４
）式中：ｊ＝１，２，…，ｎ；Ｐｂｔ，ｍｉｎ和Ｐｂｔ，ｍａｘ分别为蓄电池的
最大充放电功率；Ｗｂｔ，ｍａｘ和Ｗｂｔ，ｍｉｎ分别为蓄电池的最大和最小储能量；式（１３）表示蓄电池最终储能量与初始储能量Ｗｉｎｉｔ相等。３．３ 含随机变量的约束条件处理方法
与传统的优化方法不同，由于风电、光伏功率以及热电负荷具有随机性，某些约束条件不再具有确定性。本文根据ＣＣＰ理论建立模型，对含有随机变量的不等式约束，以概率的形式进行描述，使其能够在一定的置信水平下成立。置信水平的设置根据系统实际的运行要求进行。
根据等式约束（式（４）～式（
６）和式（１３）），可将Ｐｅｘ，ｉ，Ｐｇｂ，ｉ表示为含有Ｐｗｔ，ｉ，Ｐｐｖ，ｉ，Ｐｅｌ，ｉ，Ｐｔｈ，ｉ等随机变量的函数。一方面消去模型中的等式约束，将原
问题转化为只含有不等式约束的新问题，便于ＰＳＯ算法求解过程中的粒子可行性的检验。同时，Ｐｅｘ，ｉ，
Ｐｇｂ，ｉ成为随机量，因此，不等式约束（式（７）和式（１１
））可以用概率形式描述为：Ｐｒ｛Ｐｅｘ，ｍｉｎ≤Ｐｅｘ，ｉ≤Ｐｅｘ，ｍａｘ｝≥α
ｉ（１５
）Ｐｒ｛Ｐｇｂ，ｍｉｎ≤Ｐｇｂ，ｉ≤Ｐｇ
ｂ，ｍａｘ｝≥λｉ（１６
）４ 基于随机模拟的ＰＳＯ算法
４．１ 随机模拟
ＣＣＰ相比于确定性规划的难点在于如何处理机会约束，如果机会约束比较容易处理，则可以将机会约束转化为各自的确定性等价类，然后利用传统方法求解其等价的确定性模型。对于复杂的机会约束，可以引入随机模拟技术进行处理。
随机模拟，即Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟，其基础是从已知的概率分布中对随机变量进行抽样，从而为系统
决策提供依据或对系统决策进行检验。在求解上述优化模型过程中，主要在两处引入了随机模拟技术。
１
）计算目标函数值对于带有随机变量ξ的目标函数：
ｍｉｎ ｆ－
ｓ．ｔ．Ｐｒ｛ｆ（ｘ，ξ）≤ｆ－｝≥烅烄烆
β（１７）随机模拟算法如下：①根据随机变量ξ的概率分布
Φ（ξ），生成Ｎ个独立的随机向量ξｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）；②置ｆｉ＝ｆ（ｘ，ξ
ｉ）；③取Ｎ′＝βＮ，根据大数定律，取序列｛ｆ１，ｆ２，
…，ｆＮ｝中第Ｎ′个最小的元素作为目标函数值。
２
）检验机会约束对于带有随机变量ξ的机会约束：
Ｐｒ｛ｇ（ｘ，ξ）≤０｝≥α（１８）随机模拟算法如下：①置计数器Ｎ′＝０；②根据随机
变量ξ的概率分布Φ（ξ）
生成随机变量ξ；③如果ｇ（ｘ，ξ）
≤０成立，则Ｎ′＝Ｎ′＋１；④重复步骤②和③共Ｎ次；⑤如果Ｎ′／Ｎ≥α，则机会约束成立，否则不成立。
４．２ 算法流程
ＰＳＯ算法于１９９５年被首次提出［１
９］
，具有概念简单、
易于实现、调整参数少、收敛速度快、鲁棒性能强等优点，已逐步渗透到各个应用领域，并得到广泛
应用。文献［２０］对ＰＳＯ算法作了详细介绍，
本文不再赘述。
根据以上模型，提出基于随机模拟的ＰＳＯ算法
流程如下。
步骤１：输入各微源运行参数、各种费用参数和风电、光伏功率以及热电负荷等随机变量的分布参数。
步骤２：设置目标函数以及含随机变量的约束条件的置信水平；设置ＰＳＯ算法参数，包括粒子数、最大迭代次数、学习因子、初始惯性权重、终止惯性权重等。
步骤３：根据各时段风电、光伏功率以及热电负荷等随机变量的分布参数，随机生成各时段的风电、光伏功率以及热电负荷。
步骤４：随机生成各时段燃料电池功率和蓄电池充放电功率，组成１个粒子，根据式（８）～式（１０）、式（１２）、式（１４）～式（１６）检验粒子可行性；若粒子不可行，则重新生成粒子，直至初始粒子生成完毕，并同时随机生成各粒子的初始速度；对于如式（１５）
和式
（１６）所示含有随机变量的约束条件，需根据步骤３中生成的随机量，利用随机模拟技术检验约束条件是否成立，即约束条件是否满足置信水平。
—
４２—２０１１，３５（８
）
步骤５：利用随机模拟技术计算各个粒子的适应值。
步骤６：对每个粒子，将其适应值与个体极值进行比较，如果较优，则更新当前的个体极值和个体最优位置；再将其适应值与全局极值进行比较，如果较优，则更新当前的全局极值和全局最优位置。
步骤７：对每个粒子的速度和位置进行更新，并检验粒子可行性，方法同步骤４；若粒子不可行，则重新生成粒子的速度再更新位置，直至粒子可行。
步骤８：重复步骤５～步骤７，直至达到最大迭代次数。
步骤９：输出最优解和目标函数最优值。
５ 算例分析
在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０环境下，采用Ｃ＋＋语言编制程序。以冬季某天为研究对象，取时间间隔为
１ｈ，分２４个时段，风电、光伏功率以及热电负荷的预测曲线见附录Ａ图Ａ１。其中，电负荷基值为３００ｋＷ，热负荷基值为１５０ｋＷ，风电功率基值为３００ｋＷ，光伏功率基值为２００ｋＷ。热电负荷服从以预测值为均值、以０．１为方差的均匀分布，风电、光伏功率服从以预测值偏差±１０％为区间的均匀分布。
燃料电池在时段ｉ的发电效率η
ｆｌ，ｉ
和热电比值
ｒ
ｆｌ，ｉ
是其负荷因子Ｌｉ的函数，函数表达式如下［１１］：当
Ｌｉ＜０．０５时，η
ｆｌ，ｉ＝０．２７１ ６，ｒ
ｆｌ，ｉ
＝０．６８０ １；当Ｌｉ≥
０．０５时，
ηｆｌ，ｉ＝０．９０３ ３Ｌ５ｉ－２．９９９ ６Ｌ４ｉ＋３．６５０ ３Ｌ３ｉ－
２．０７０ ４Ｌ２ｉ＋０．４６２ ３Ｌｉ＋０．３７４ ７
ｒ
ｆｌ，ｉ
＝１．０７８ ５Ｌ４ｉ－１．９７３ ９Ｌ３ｉ＋１．５００ ５Ｌ２ｉ－
０．２８１ ７Ｌｉ＋０．６８３ ８
本文所涉及其他参数如下：Ｐｅｘ，ｍｉｎ＝－４００ｋＷ，Ｐｅｘ，ｍａｘ＝４００ｋＷ，Ｐｂｌ，ｍｉｎ＝０，Ｐｂｌ，ｍａｘ＝１５０ｋＷ，Ｐｂｔ，ｍｉｎ＝０，Ｐｇｂ，ｍｉｎ＝０，Ｐｇｂ，ｍａｘ＝１５０ｋＷ，Ｃｐｈ＝０．６元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｓｅ＝０．３元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｇａｓ＝０．２元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｆｌ＿ｏｍ＝０．０４元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｂｌ＿ｏｍ＝０．０２５元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｇｂ＿ｏｍ＝０．０３元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｂｔ＿ｏｍ＝０．０２元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｗｔ＿ｏｍ＝０．１１元／（ｋＷ·ｈ），Ｃｐｖ＿ｏｍ＝
０．０８元／（ｋＷ·ｈ），η
ｇｂ＝η
ｈｒ＿ｂｌ
＝η
ｄｉｓ
＝η
ｃｈ
＝０．９。
基于随机模拟的ＰＳＯ算法参数设置如下：粒子数为２００，最大迭代次数为１ ０００，学习因子为２，初始惯性权重为１，终止惯性权重为０．４，随机模拟次数为１ ０００，目标函数以及含随机变量的约束条件的置信水平为０．９５。
根据参与微源种类的不同，本文划分了如下４种不同的运行方式，并分别进行了算例分析：①燃料电池和蓄电池均不参与（运行方式１）；②燃料电池不参与，蓄电池参与（运行方式２）；③燃料电池参与，蓄电池不参与（运行方式３）；④燃料电池和蓄电池均参与（运行方式４）。
５．１ 运行方式１
在该种运行方式下，热负荷完全由燃气锅炉供给。在电能富足时段，风电机组和光伏电池产出的多余电能以低价卖给大电网；在电能不足时段，再以高价从大电网购买电能，导致运行费用增加。仿真计算得到系统运行费用为２ ０４４元。
５．２ 运行方式２
蓄电池最大储能量取１５０ｋＷ·ｈ，设定初始储能量为０，最终储能量也为０。图２（ａ）给出运行方式２下最终的优化结果。图中：柱状图表示电力负荷预测值与风电和光伏功率预测值之和的差值，正值表示电能不足，负值表示电能富足（下同）。图２（ａ）显示：在电能富足时段，多余电能可以向蓄电池充电，避免向大电网低价售电；在电能不足时段，蓄电池放电，又避免从大电网高价购电。因此，系统运行费用降低，优化结果为１ ９５８元，比运行方式１降低了４．２％
。
微电网能量管理运行优化研究 发表时间：2017-07-03T11:17:13.947Z 来源：《电力设备》2017年第7期作者：侯方域陈灿灿 [导读] 摘要：主要研究微电网能量管理优化问题，提出了电网分级分布式衰减能量管理系统的建设方案，设计了电力预测，经济调度，需求响应和联络线功率控制等功能电网能源管理系统软件。 （国网晋城供电公司山西省晋城市 048000） 摘要：主要研究微电网能量管理优化问题，提出了电网分级分布式衰减能量管理系统的建设方案，设计了电力预测，经济调度，需求响应和联络线功率控制等功能电网能源管理系统软件。在此基础上，本文提出了一种基于改进遗传算法的最小化总运营成本目标的微电网，通过仿真验证了一种用于优化能量管理和算法有效性的新方法。 关键词：微电网；能源管理；分层优化；多代理系统 为了充分发挥低碳微电网的优势，经济，需要优化微电网功率调度，以最大限度地利用微型电源。根据微网系统的特点，提出了一套相对完整的微网能量管理系统，每个功能模块和主要任务的特点完善细节，系统可以实现综合监测，预测，时间和历史信息的微网系统的状态同步监测，预报警和预防控制以及微网电力多目标优化运行综合协调控制功能。微电网能量管理系统进一步完善微电网控制功能，提高微电网的控制精度和有效性，为开发和工程应用原型系统提供重要支撑。 微电网具有分布式发电（微）电源小型化和数量少的特点，微发电特性不同，发电和环境条件，如温度，风速，日照辐射密切相关，输出具有很大的随机性和挥发性。微电网中的负载将随时间，天气和经济因素而变化。这使得分布式发电设备的故障率也随环境条件和时间而变化，电源和负载程序之间的能量交换也变得更加复杂。 对于更多能源的微电网，能源管理系统需要从微电网系统的安全性，电源质量，经济和环境等方面全面控制。目前，微网系统网络结构框架，调度控制策略和控制单元级功率/能量存储的微网系统级能量管理系统研究的主要研究仍然在婴儿理论中。主要对微电网能量管理系统的人机界面设计进行了优化。提出了基于中央控制器的微电网能量管理策略的层次控制，微电网运行分析的两种市场政策。微电网经济运行调度政策的能量研究和人机界面的设计。通过对基于PQ控制仿真模型的逆变器的研究和基于下垂控制逆变器数学建模，微网控制策略的分析。微网格系统的微网格研究领域目前很少有研究文献层面的能源管理系统。综上所述，根据传统能源管理系统的电网本身的特点，本文提出了一种相对完善的微电网能源管理系统， 实现同步监测，预报预警和预防控制以及多目标优化运行综合协调控制功能的综合监测，预报，实时和历史信息系统。下面从系统功能和系统结构两个方面介绍，并重点介绍信息采集和数据预处理，网络分析，能量优化功能模块的主要任务及其完善的特点。 微电网能量管理系统功能系统结构如图所示 分为信息采集和数据预处理，网络分析和能量优化三个方面。 1 信息采集和数据预处理主要任务是收集微网单元的模拟量和开关量数据，天气信息，相量数据，并连接到电网能源管理系统数据；结合CIM模型，微电网管理历史部分信息，数据预处理，为下一步应用提供集成模型，图形和参数。通过使用SCADA测量实现，与 - PMU-2混合，用于微网系统状态的同步监测，克服了SCADA监测过程，对不同监测点之间的统一监测结果缺乏精确的定时和总体动态分析进行了在整个系统上，仿真模型只能通过离线校准问题。利用SCADA和-PMU-2与微电网和模块之间的能量管理系统进行数据传输，传输控制模块之间，一套基于CIM模型的PI（工厂信息）实时数据库系统进行数据交换存储基地，通过CIM模型，可以在微网能量管理系统内部和不同能源管理系统之间进行数据共享和交换，实时监测微电网等电气参数的并网节点信息，保证微电网电网和连接到电网之间的能量交换的安全稳定性。使用历史段管理模块，关联，合并，数据修改模型，如数据挖掘预处理，数据BuZhao功能实现收集信息的集成并形成历史段，下一步系统使用先进应用功能模块分析。 2 网络分析结合综合模型，图形和参数在一个单元中，用于微电网状态估计，基于微电网状态变量的混合测量；根据微网状态变量和控制变量，结合微电网，设备的健康状况，评估风险分析和敏感性分析，并预测潜在故障，定量消除趋势故障的调整因素限制；通过预警和报警模块，可以通过声光报警，故障情况，快速采取相应的预防措施或应急控制。基于混合测量的状态估计，在网络拓扑分析的基础上，基于模拟数据采集，SCADA模块和相量数据 - PMU-2模块采集，计算电网的状态变量。系统进入风险分析和敏感性分析。使用风险分析模块，在微网系统中定量随机故障因素，建立定量指标计算的风险表征系统，进行分析。经过灵敏度计算与控制变量的微小变化和状态变量之间的关系的变化，计算分支微电源的限制趋势，负载灵敏度，计算在此分析的基础上迅速消除限制量的微功率有功功率的调整，可以调整为更小，更快，更好的结果用于提供快速指导预防和控制危险情况。综合分析和灵敏度分析结果进行风险评估，安全分析，通过声光报警，预防措施和应急控制模块预测可能的风险状况和故障状况，同时处理微网系统是自动或手动干预或危险情况的故障，其优先级高于微电网优化调度模块。 3 能量优化的主要任务是确保系统安全的微网系统网络分析，在基于微电网信息的状态估计的基础上，结合微型发电机，负荷预测，储能单元能量状态预报和分析系统运行，实现微电网多目标优化运行和综合协调控制。根据微网控制目标的不同操作模式和系统，在预测信息和基于系统分析的运行中，分析微电网互联/隔离网运行模式的系统状态，微功率控制策略和储能系统，运行系统分析指标，具体单位
智能电网中微电网优化调度综述 智能电网是一种智能技术系统，它包括优先使用清洁能源、动态定价以及通过调整发电、用电设备功率优化负载平衡等特点。终端用户不仅能从电力公司直接购买用电，同时还可以从储能设备中获取新能源和清洁能源，例如太阳能、风能，燃料电池、电动汽车等。另一方面智能电网具备高速、双向的通信系统，供电端与用电端实现实时通信、并且系统能够保证电网安全、稳定和优化运行。具有坚强、自愈、兼容、优化等特征。 微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，使传统电网向智能网络的过渡[1]。 1、微电网的组成及结构 微电网是由多种分布式电源（既包含有非可再生能源发电的燃料电池、微型燃气轮机；又包含可再生能源发电的风力和光伏发电单元等），再加上控制装置、储能装置和用电负荷共同组成。微电网的组成结构十分灵活，可以满足某片区域的特殊供电需求。微电网不仅可以通过公共连接点（PCC）与大电网连接，采用并网运行模式；还可以在大电网电能质量下降或者电网故障而影响到微电网内负荷正常用电时，在公共连接节点（PCC）处与大电网断开，采用孤岛运行模式。 典型的微电网结构如图1-1 所示。它是由热电联产源（CHP）如微型燃气轮机、燃料电池，非CHP源如风力发电机组、光伏电池组及储能装置等组成。微电源和储能设备通过微电源控制器（MC）连接到馈线A和C。微电网通过公共连接点（PCC）连接到配网中进行能量交换，双方互为备用，提高了供电的可靠性[2]。
电力系统负荷可分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动由很大的 偶然性。第二种变动幅度较大，周期较长，属于这类负荷的主要有电炉、电气机车等带有冲 击性的负荷。第三种负荷变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变 化引起的负荷变动。 电力系统的有功功率和频率调整大体可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频 率的一次调整指由发电机的调速器进行的，对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次 调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的，对第二种负荷变动引起的频率偏移的调 整。三次调整其实就是指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事 先给定的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡节点外其他节点的注入有功功率之所以可 以给定，就是由于系统中大部分电厂属于这种类型。这类发电厂又称为负荷监视。至于潮流 计算中的平衡节点，一般可取系统中担负调频任务的发电厂母线，这其实是指担负二次调频 任务的发电厂母线。 一：调整频率的必要性 电力系统频率变动时，对用户的影响： 用户使用的电动机的转速与系统频率有关。 系统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。 频率变动地发电厂和系统本身也有影响： 火力发电厂的主要厂用机械—风机和泵，在频率降低时，所能供应的风量和水量将迅速减少， 影响锅炉的正常运行。 低频运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命，甚至使叶片 断裂。 低频运行时，发电机的通风量将减少，而为了维持正常电压，又要求增加励磁电流，以致使 发电机定子和转子的温升都将增加。为了不超越温升限额，不得不降低发电机所发功率。 低频运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损耗和励磁电流都将增大。也为了不超越 温升限额，不得不降低变压器的负荷。 频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大。而无功功率负荷的增大又将促使系统电压水 平的下降。 频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。 调整系统频率的主要手段是发电机组原动机的自动调节转速系统，或简称自动调速系统， 特别时其中的调速器和调频器（又称同步器）。 二：发电机原动机有功功率静态频率特性 电源有功功率静态频率特性通常可以理解为就是发电机中原动机机械功率的静态频率特性。 原动机未配置自动调速时，其机械功率与角速度或频率的关系： 221212m P C C C f C f ωω=-=- 式中各变量都是标幺值；通常122C C =。 解释如下：机组转速很小时，即使蒸汽或水在它叶轮上施加很大转矩m M ，它的功率输出m P 仍很小，因功率为转矩和转速的乘积；机组转速很大时，由于进汽或进水速度很难跟上叶轮 速度，它们在叶轮上施加的转矩很小，功率输出仍然很小；只有在额定条件下，转速和转矩 都适中，它们的乘积最大，功率输出最大。 调速系统中调频器的二次调整作用在于：原动机的负荷改变时，手动或自动地操作调频器，
李甜 10291078 电气1003班 电力系统经济调度 一、经济调度的定义 所谓经济调度就是在保证电力生产安全、优质和满足客户用电需求的条件下，采用各种技术措施和管理措施，使电力生产设备处于最佳工作状态，达到电力系统电能成本最低。 二、经济调度的必要性 电力在从发电厂送到用户的过程中，在主干网络中所引起的电能损耗（网损）。电能损耗一般通过功率损耗来计算。功率损耗可分为线路功率损耗和变压器功率损耗，输电功率损耗和配电功率损耗，有功功率损耗和无功功率损耗等。有功功率损耗必然伴随着电能损耗，使能源消费量增加。无功功率损耗不直接引起电能损耗，而是通过增大的电流而增加有功功率损耗，从而加大了电能损耗。 提高电力系统经济运行水平，是电力企业经营活动的重要内容之一，也是我们调度管理的基本要求之一（调度员的主要职责是保证电力系统安全经济运行，并向用户或供电商供应可靠的、符合质量标准的所需电力、电能和热能）。近几年来，随着电网的不断发展，容量越来越大，备用容量也越来越大，在满足电网安全运行的情况下，电网的经济运行也摆在了调度运行人员的面前。 三、经济调度的内容 经济调度的内容：包括电力系统的有功优化和无功优化，有功优化的目标是使电力系统的总能源消耗量最小；无功优化的目标是使系统的网损最小。 电力系统中有功功率的最优分布分为有功功率负荷预计、有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在已运行机组间的最优分配。 有功功率负荷曲线的预计可以通过编制有功功率日负荷曲线，其要点主要是根据各大用电量用户申报的未来若干天预计负荷，参照长期累积的实测数据，汇总、调整用户的用电，并加以网损。同时，还应切实掌握各发电厂预计可投入的发电设备和发电容量。并扣除各发电厂的厂用电，就是可承担系统负荷的容量。 有功功率电源的最优组合指的是系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所谓机组的合理开停。大体上包括三部分：机组的最优组合顺序、机组的最优组合数量和机组的最优开停时间。合理机组组合的方法目前有最优组合顺序法、动态规划法、整数规划法等。 有功功率负荷的最优分配指的是系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。通常所谓负荷经济分配则是指这一方面。最常用的方法则是按所谓的等耗量微增率准则的分配。 电力系统经济调度的效益很大，据实际测算，节省能源可达总耗量的0.5%~1.5%，有功负荷的最优分配可节省0.5~2%的燃料费用，网损修正可节省0.05~0.5%，水火电协调的效益高于火电系统负荷经济分配的效益，机组最优投入的效益可达1~2.5%。经济调度是一个十分复杂的系统优化问题，从总体上解决，难度非常大，常分解为一系列的子问题分别处理。从短期发电计划来看，可分为机组组合、火电计划、水电计划、交换计划、燃料计划等子问题。
2017年 4 月第32卷第7期电工技术学报TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Vol.32 No.7Apr.2017 收稿日期2016?03?15 改稿日期2016?05?10含微电网的配电网优化调度 张晓雪 牛焕娜 赵静翔 （中国农业大学信息与电气工程学院 北京 100083） 摘要 提出一种含微电网的配电网优化调度方法。首先根据多时间尺度微电网不平衡能量预测评估出未来调度周期微电网对外的最大输出功率和最大输入功率两个评估指标；然后以最大输出功率和最大输入功率为微电网与配电网交互功率约束条件的上、下限值，建立以运行成本最小为目标的配电网经济优化有功调度模型，并提出了求解该模型的最小费用最大流计算方法；最后在经济优化有功调度的基础上进行配电网无功优化。仿真算例表明，与基于微电网单一日前调度计划曲线的主动配电网优化调度方法相比，该模型与方法能够充分考虑微电网对外呈现的功率允许调节裕度，从而更有效地减少系统运行成本，降低网损，提高电压合格率。 关键词：配电网 微电网对外调节裕度评估 优化调度 无功优化 最小费用最大流 中图分类号：TM926 Optimal Dispatch Method of Distribution Network with Microgrid Zhang Xiaoxue Niu Huanna Zhao Jingxiang （College of Information and Electrical Engineering China Agricultural University Beijing 100083 China ） Abstract This paper proposed a novel optimal dispatch method of distribution network with microgrid.The goal of the method is to minimize the operation cost of distribution system by considering the power regulation adequacy of microgrid.To evaluate the regulation adequacy ，the maximum ′charging′and ′discharging′power of microgrid in next dispatch horizon were calculated based on unbalanced power prediction under multi?time scale.A minimum cost maximum flow algorithm was proposed to solve the optimization problem.Furthermore ，the reactive power optimization of distribution network was calculated based on optimal dispatch.Simulation studies demonstrate that ，compared with the normal distribution network dispatch method by considering microgrid day?head scheduling curve ，the proposed dispatch method can reduce system operation cost and network loss effectively and improve the voltage qualification rate. Keywords ：Distribution network ，external regulation margin evaluation of microgrid ，optimal dispatch ，reactive power optimization ，minimum cost maximum flow 0 引言 随着微电网（Microgrid ，MG ）技术的发展，分布式 电源（Distributed Generation ，DG ）以微电网的形式作为 一个双向可调度单元从配电网接入，MG 成为配电网 和DG 间的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、 归属不同、数量庞大、分散接入（尤其是间歇性）的 DG 。因此，配电网将逐渐演变为由大量隶属者不同的MG 和分散可控型DG 组成的主动配电网。如何对主动配电网内的MG 与DG 进行优化调度与控制，以达到最大限度的消纳可再生能源、减少系统运行成本、 降低网损、提高电压合格率的目标，从而实现主动配电网最优潮流分布，成为亟待解决的问题［1?9］。目前，国内外对主动配电网的研究主要集中在含DG 的配电网经济调度问题［10?17］以及DG 接入后对配电网电压分布、网损影响等方面［18?22］。针对含DG 的配 电网经济调度的研究通常以运行成本最小化或发电能万方数据
电价调节电动汽车负荷的微电网经济调度研究 摘要：本文针对电动汽车负荷的微电网经济调度问题，提出了一种利用动态电价调整电动汽车负荷的微电网调度策略。通过对固定电价下电动汽车负荷计算的分析，建立了电动汽车负荷对调度期间电价变化的响应模型，以反映动态电价对电动汽车负荷的影响。在响应模型的基础上，建立了电动汽车成本最低、多个微动力源和载荷的微电网优化调度模型，并采用粒子群优化算法（PSO）求解该调度模型。结果表明，该调度策略能使微电网中的电动汽车有序充电，达到峰谷填谷，减少了微电网的运行成本。 关键词：电价调节；电动汽车；微电网经济 本文针对的是包括电动汽车在内的多微功率微电网系统，在分析了微电网中电动汽车的负荷需求后，建立了电动汽车负荷对电价的响应模型，建立了动态电价调整，以微电网的运行成本为优化目标，提供了一种经济的调度模型，调度策略解决算法以及调度案例分析。 一、电动汽车负荷的微电网现状 电动汽车作为一种新型的交通方式，具有比传统汽车在环保和节能方面的优势，现在已成为学术界和商业界关注的焦点。电动汽车的负荷必须成为总体调度策略的一部分，因为大量的电动汽车负荷会添加到电网并对其产生影响。目前，考虑电动汽车负荷调度策略的研究成果主要集中在向电网调度上。已经指出，使用大型电动车辆对电网的运行影响不可忽略，导致不确定的负荷增加并影响电能质量。为了有效减少大规模的电动汽车充电对配电网络的影响，基于二次规划数学模型的配电网络中电动汽车充电的协调控制方法有效地降低了配电网络的有效功率损耗。在综合考虑用户的充电需求和电网负荷水平的基础上，提出了一种基于动态时分电价的电动汽车充电站常规充电控制方法。这降低了充电站的运行成本，并允许更好地达到峰值并充满充电负载。目前，涉及电动汽车负荷的最优微电网调度并不多。借助在微电网和电动汽车之间具有双向交互作用的高性能发电厂，研究了一种基于微电网的最小发电成本对电动汽车进行充电和放电的调度策略。研究了微电网的经济调度策略和模型，包括风能、轻型、储能和电动汽车、以分析电动汽车对微电网的经济影响。 二、电动汽车动态电价响应与负荷计算 （一）电动汽车负荷需求建模 在本文中假设微电网中的电动汽车仅充电而不是放电，也就是说，它们仅用作负载，我们将以电动私人汽车为例。微电网中一次所有电动汽车的负载量取决于充电功率，开始充电的时间，每天的行驶里程以及电动汽车的数量。为了获得微电网中所有电动汽车的负载并便于分析，进行以下假设，一辆行驶100km的电动汽车的功耗为15 kWh。在无序充电模式下，电动汽车行驶后立即充电。充电过程几乎是恒定功率充电，每次充满电。电动汽车返回时间，日里程和充电功率相互独立。需要计算微电网中所有电动汽车的充电需求和日负荷，实施动态电价计划之后，汽车的充电时间将被更改。在图1中，常规负荷是指微电网中除电动汽车以外的其他负载。EV负荷是车主不考虑充电价格的负荷。从图1中可以看到，平日和节假日之间的EV负荷变化不大。EV负荷和常规负荷在高峰时间的16:00和2:00之间相对较大，并且当两者重叠时，微电网上的压力在夜间会增加。EV 负荷在6:00到17:00之间很小，如果白天通过电价调节机制将一部分EV负荷移
浅谈电力系统优化运行的意义 电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。 一、电力系统优化运行的意义： 电网的经济运行主要包括变压器及其电力线路的经济运行，电力设备中变压器是一种应用十分广泛的电气设备，变压器自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。电力系统中变压器产生的电能损耗占电力系统总损耗比例也很大，因此在电力系统中变压器及其供电系统的经济运行，对降低电力系统、线损，有着重要的意义。由于当前绝大部分的变压器及其供电系统都在自然状态下运行，加上传统观念及习惯性错误做法的影响，导致现有变压器不一定运行在经济区间，因此必须要通过各种技术措施来降低。 二、电网经济运行降损的主要技术措施 1、合理进行电网改造，降低电能损耗 由于各种原因电网送变电容量不足，出现“卡脖子”、供电半径过长等。这些问题不但影响了供电的安全和质量，而且也影响着线损。电力网改造是一次机遇，要抓住城农网改造，认真彻底地改善不合理的布局与设备。要充分利用在现有电网的改造基础上，提高电网供电容量和保证供电质量的前提下，运用优化定量技术降低城乡电网的线损，如老旧变压器淘汰中要劣中汰劣，新型变压器选型中要优中选优，既要根据城网和农网负载分布的特点，调整变压器运行位置与供电线路实现优化组合，又要根据电网中变压器与供电线路的分布状况，优化负载经济分配和电网经济运行方式。总之，由于电力行业是技术密集型行业，在城乡电网改造中应贯彻“科教兴电”的方针，依靠科技进步和推广以计算机应用为主要内容的先进技术，提高电网安全经济供电的管理水平。在城乡电网建设和改造过程中要优化调整城乡电网的电力结构和提高电网结构中的技术含量。把电网建成“安全经济型电网”，为电网安全供电奠定良好的基础。在电网运行中最大限度地降低电网的线损，为缩小与发达国家电网线损的差距做出贡献。 由于电网的线损主要是由变压器损耗与电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合，组建成“安全经济型电网”。因此，应重点从以下几方面考虑： （1）调整不合的网络结构。 合理设计、改善电网的布局和结构；避免或减少城农网线路的交错、重叠和迂回供电，减少供电半径太大的现象。 （2）采用子母变压器，合理选用变压器容量。避免“大马拉小车”现象。城农网改造应注意合理分配变压器台数与容载比，一般负荷在65%～75%时效益最高，30%以
电网经济调度方法研究与应用 发表时间：2019-09-11T09:45:53.767Z 来源：《中国电业》2019年第10期作者：沈宗宝 [导读] 电能因具有瞬时性而难以保存，但作为现代工业社会的支柱性能源，必须对其进行有效调度，才能较好地加以利用。 四川西昌电力股份有限公司四川省 615000 摘要：电能因具有瞬时性而难以保存，但作为现代工业社会的支柱性能源，必须对其进行有效调度，才能较好地加以利用。 关键词：电网经济；调度方法；研究；应用 1电网经济调度概述 1.1基本概念 电网经济调度是根据电网运行的基本原理，在保证安全、可靠运行和满足用电需要、电能质量的前提下，通过调整电网运行方式，制定各站(厂)或线路之间的最优负荷分配方案等多种技术方法和管理手段，对电网资源进行优化配置，以降低运行成本。近年来，随着用电量的逐年增加，电力系统也在快速发展。在保障电网安全、稳定运行的条件下，增强电网的经济运行能力，即是调度运行人员的重要工作，也是电力企业经营行为的关键内容。 1.2经济调度一般采取的措施 1.2.1根据电网传输需要，采取实时经济调度在保证电力供应量与实际相符的情况下，调度部门应尽可能降低能量损失，提高电网的经济性，如在用电低谷时期减少电网的电力供应量，在用电高峰时期增加电网的电力供应量。 1.2.2根据电网运行状况，采取运转备用调度在满足电力传输高峰要求的情况下，主要选用运转备用调度的形式增强电网的经济性。在保证电力线路正常运行、维护、维修的同时，适时关闭某些电力线路，可以减少电网自身产生的损失。 1.2.3根据对环境的污染状况，采取环境保护调度在生产及传输电能的过程中，为了减少其对环境的污染，需要参考电网的实际污染状况进行环境保护调度，以增强电网的经济性，同时降低电能损失。 1.2.4根据电网负荷状况，采取稳定约束调度在确保电网安全运转的条件下，需要根据电网的负荷情况，对电网进行负荷预测和安全控制。可采取安全约束调度的方式，减小电网负荷，降低电能损失，提高电网的经济性。 1.3存在的问题 随着电力工业的发展，手工管理方式已不再适应电力生产的需要，信息的收集、存储、传输、查询、加工及决策等工作量越来越大。这就要求我们必须提高管理水平，通过建立计算机信息系统，改变原有的管理方式、体制和手段，以增加经济和社会效益。因此，安康供电分公司充分利用现有的PAS高级应用软件，研究开发了经济调度软件系统。 2PAS高级应用简介 PAS高级应用软件利用电网的各类实时数据进行在线分析，如开关状态、有功功率、无功功率等信息，辅助调度员通过制定最优的电网运行方式。安康供电分公司PAS高级应用软件是东方电子有限公司开发的系统，主要由调度员潮流、状态估计、网络拓扑和负荷预测四部分组成。 2.1网络拓扑 网络拓扑是PAS高级应用软件中的最基本功能，主要用于网络分析。它根据电网的遥信信息和多种元件的关系，确定地区电网的电气连接状态，产生调度员处理数据所需要的网络模型。为了保证计算结果的正确性，必须使所建的模型和实际的运行方式相一致。 2.2状态估计 状态估计是调度员潮流功能的基础。利用SCADA实时遥测遥信数据进行计算、分析和校验，可辩识出不良数据。不但能估计开关的功率、母线电压等，而且能计算出某些无法量测的电气量，对准确的运行方式。最终得到一个完整且相对准确的运行方式。自动化运维人员根据状态估计提供的可疑数据功能，能及时发现并处理系统缺陷。调度运行值班人员则通过状态估计掌握电网的实时运行状态，如电网运行方式、潮流分布等。 2.3调度员潮流 这是PAS高级应用最基本的应用之一。调度员潮流既可以对电网当前的运行状态进行分析，也可以对历史和未来的运行方式进行分析，还可以用来校核调度计划的安全性和合理性。调度员潮流能得到电网的实时运行状态。首先利用SCADA实时数据和提前设定的计算条件进行数据初始化；网络拓扑根据系统的遥信信息确定电网的电气连接状态；状态估计经过一系列的专业计算剔除其中的坏数据，最后建立研究态。 2.4负荷预测 人工预测主要根据前几日的负荷或历史同期数据进行分析预测。工作既繁琐又复杂，结果还不理想。负荷预测能够根据历史数据，预报未来的电网负荷，通过分析预测值与实际值之间的误差，自动修正预测模型的参数。该软件的应用节省了大量人工预测时间，能根据历史数据预测未来一至多天的负荷，还能从多种角度自动检测不正常的历史数据，并对坏数据进行报警。 3经济调度软件功能分析 针对安康网内小水电资源丰富的特点安康供电分公司研究开发的经济调度软件，对系统内小水电、变电站的运行状况进行实时监测和分析，为辅助调度员经济、科学、合理调度，最大限度实现电网安全、优质、经济运行。 3.1电置统计分析模块 从SCADA系统获取联络线有功功率、无功功率、当日电量、小水电有功功率等实时数据；从关系数据库中读取各个联络线的月／年累积电量等。然后，人工输入联络线的月／年关口交易计划电量、水电站月／年发电计划电量等。此模块利用SCADA提供的用户控制语言编程实现。 3.2有功功率实时平衡模块 监视联络线断面的实时有功功率。当超过人工设置的限额时，采用特定分配算法，将超限差值自动分配到相关的各个水电站中，以报警提示的方式告知调度人员。(1)采用网络拓扑、潮流计算和灵敏度分析算法，按照水电站当前发电功率等比例分配，将差值功率分配到灵敏度较高的各个水电站中。此算法比较精确，但条件苛刻，要求网络拓扑、潮流计算等模块正常运行，需要加强PAS软件的日常维护工作。
基于改进粒子群算法的微电网经济调度 杨健1，付蓉1，王海龙1 1南京邮电大学自动化学院 Email：yangjian_njupt@https://www.doczj.com/doc/2012164768.html, 摘 要：本文研究了微电网经济调度问题，即在满足系统运行约束条件下如何让各个微电源出力使微电网经济成本最小。论文考虑了负荷需求、微电源维护成本、购电、售电价格和网络损耗等微网运行约束条件，建立了微电网经济调度目标函数模型，分别研究了微网处在孤网和并网下多时段经济调度，采用了改进的粒子群算法对微网进行调度，在并网时，提出了一种储能调度策略，使微网体统的运行成本大大减少，最后通过算例验证了所提方法的正确性。 关键词：微电网，经济调度，改进粒子群算法 Microgrid economic dispatching based on improved particle swarm Yang Jian1,Fu Rong1,Wang Hailong1 College of Automation, Nanjing University of Posts and Telecommunications Email：yangjian_njupt@https://www.doczj.com/doc/2012164768.html, Abstract:t his paper has studies the microgrid economic dispatch problem that is how to get the power output of each micro-economic to make the cost of the micro-grid smallestwhen meeting the system operational constraints.considered the load demand, micro-power maintenance costs, purchase and sale of electricity prices and network outages and other micro-network operation constraints,established the model of economic dispatching objective function of micro-grid,The economic operations of microgrid system at island model and grid-connected model ware respectively studied under the multi-time economic dispatching. used the improved particle swarm algorithm to dispatch the microgrid, proposed a storage scheduling policy, reducing the cost of microgrid.Finally, a numerical example validated the proposed method. Keywords:microgrid,economic dispatch,improved particle swarm algorithm 1 引言 随着世界各国经济的快速发展和不可再生能源消耗日益增加，使开发可再生能源和构建可持续能源系统成为电力工业必然趋势，微电网因其能源利用率高以及环境友好等优点，受到越来越广泛的关注。 微电网由分布式电源、储能装置和负荷组成，分为两种运行模式：能单独向其附近的区域提供能量的孤网模式和主网相连进行功率交换的并网模式。若能合理协调各微电源的出力，采取有效的储能调度策略，则可提高微网的能源利用率，降低运行成本等技术要求。文献[1]对孤网模式下微电网的经济负荷分配问题进行了研究，采用粒子群算法优化求解，对算法的罚函数进行了改进，但是此改进的算法并没有取得很好的优化精度。文献[2]考虑了微电网的环保成本问题，通过对排放污染物的成本与排放系数进行研究，取得了较好的经济调度效果，但是此论文没有对储能的调度策略进行研究。 本文以一个微电网系统算例进行研究，采用改进粒子群算法与储能调度策略进行求解，并分析各种因素对微网经济调度的影响。 2 数学模型 2.1 目标函数 文章所提出的微网经济优化目标是在满足微电网安全稳定运行约束的条件下和负荷需求的同时让微电网发电的总成本最小。其目标函数如式(1)所示。 ∑∑ = ? = + + = N k k batt batt k grid grid m h k h h P F P F P F f 1 . . 1 1 . )] ( ) ( ) ( [ min (1) 式(1)中：N表示一个周期划分的时段数；m-1表示微 网中可控微电源的数量； k h P . 表示k时段可控微电源 h的发电功率； k grid P . 表示k时段微网与主网的交换功率，当其为正时表示向主网购买的功率，当其为负 时表示向主网售点的功率； k batt P . 表示k时段蓄电池的充放电功率，当其为正时表示放电功率，当其为负时表示充电功率；) ( .k h h P F表示第h个微电源在k时段的发电成本、运行维护成本之和[3-4]；) ( .k grid grid P F 表示k时段主网的费用；) ( .k batt batt P F表示k时段储能单元的费用[5]。 2.2 约束条件 根据系统的功率平衡得出
多目标电力系统环境经济调度问题 牛奔，王红 摘要：随着我国经济的飞速发展，电力工业成为支持我国经济发展的基础工业。随着电力工业的快速发展，废气、废水的排放等环境污染问题引起各界的广泛关注。近年来，许多国家限制了火电厂对有害气体的排放量，因此，同时考虑经济因素和污染排放量的多目标电力系统环境经济调度问题，就成为了电力工业十分关注的优化问题。本案例深入展示了电力系统环境经济调度的多目标问题，适用于运筹学中多目标规划、非线性规划、启发式算法等模块的教学。 关键词：电力系统环境经济调度问题；多目标规划；非线性规划；启发式算法 1多目标电力系统环境经济调度问题的提出 电力工业是能源工业的重要组成部分，是推动人类文明及支撑社会经济发展的重要基础。近年来，随着中国经济的持续快速发展，对电力的需求十分强劲。为了有效缓解电力供需矛盾，国家加快了电力建设步伐。电力项目建设不仅有力地缓解了各地电力供应紧张的局面，而且对电力工业结构调整与合理布局发挥了重要作用。 我国的主要发电方式为火力发电，这种方式以煤炭消耗为主。但是，发电用煤的平均灰份高达28%左右，基本上是没有经过洗选的动力煤，外加污染控制和治理技术落后，致使火力发电行业成为二氧化硫、氮氧化物、烟尘等大气污染物的主要排放源，同时也是废水、粉煤灰和炉渣等固体废弃物的主要排放源。 近年来，电力行业的环境污染问题受到广泛关注，许多国家制定了限制火电厂有害气体排放的法规。火力发电行业控制污染气体、液体、固体排放量的压力日趋上升。因此，在保证可靠供电的前提下，如何以最低的成本和最少的污染使电力系统正常运行，即电力系统环境经济调度优化，这个多目标优化问题成为电力行业至关重要的优化问题。 2 IEEE-30总线测试系统 IEEE-30总线的电力系统有6个发电机，41条线，其单线结构如图1所示。这是一个标准的测试系统，调度的目的是使得经济成本最低，同时环境污染最小，因此这是一个多目标优化问题。发电机的燃料消耗成本、固定损耗率及氮氧化物排放量相关数据如表1和表2
浅析地区电网经济调度常用方法 摘要：随着社会的不断进步，人们的用电量越来越大，而我们知道，一个城市的电网有其一定的负载，超过负载，就会导致电网停止运行，所以，如何对电网进行有效调度，达到经济效益最大化，是当前电力工作者必须考虑的问题，本文就地区地网经济调度常用的方法进行深入的探讨，希望能对地区电网的经济调度有所帮助。 关键词：地区电网经济调度常用方法运行 1、引言 随着时代的不断发展，人们生活水平不断提高，经济发展也越来越快，而所消耗的能源也越来越多，从本世纪以来，常常出现用电高峰期断电的情况，也常常出现电力资源紧张的现象，城市做为人类生活的聚集地，集中反映了人类消耗能源过度的问题。 而电力资源相比于其他的资源，被人们看成是一种不但使用方便而且还可以再生的资源，但是，事实上，我国大部分地区的供电仍然是靠煤炭发电，而这种发电消耗的是不可再生资源煤炭，所以，这种消耗就非常可怕的，因此我们应该合理利用电力资源，有效提高经济效益。 所以，如果想要使网络真正达到节能降损的目的，必须从电力系统内部剖析，达到不用物资投资或极少投资，完全依靠日益发展的高新技术就能节电的途径。下面就从能够使得电网经济运行的一些主要技术方面措施同大家探讨。 2、电网经济运行的基本性质 2.1科学性 电网经济运行必须具备相当的科学性，电网技术应当是经过严谨的理论分析，详细的数据支持，精确的动态计算式的判定和实例验证而得出的，它用科学理论纠正了以往人们的陈旧观念和习惯做法，有效节省了电网运行的经济成本，提高了电网的运行效率。 2.2系统性 电网运行是一项非常复杂的工程，所以，电网运行的另一个基本特质就是系统性，该技术是立足于整体最佳的节电方法，以达到既考虑到有功电量节约又考虑到无功电量节约的综合最佳运行状态。 2.3实用性
微电网并网运行优化调度策略及应用谷松 发表时间：2018-03-12T14:49:31.223Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：谷松郭文亮 [导读] 摘要：微电网优化调度的主要任务是在满足网内负荷需求及电能质量的前提下，对微网内部各微源、储能及不同类型负荷进行合理的出力分配，保证微网低成本、高电能质量、高稳定性运行。 (国网天津市电力公司城东供电分公司天津市 300000) 摘要：微电网优化调度的主要任务是在满足网内负荷需求及电能质量的前提下，对微网内部各微源、储能及不同类型负荷进行合理的出力分配，保证微网低成本、高电能质量、高稳定性运行。因此，在把握各个分布式单元工作原理和特性的基础上，对系统进行有效地运行控制与能量优化管理是研究微电网的关键。本文对微电网并网运行优化调度策略进行了分析。 关键词：微电网;并网；调度 引言 近年来，新能源发电发展迅速，人们通过建立微电网优化调度方法来实现微网经济运行和微网内各可控单元的功率优化分配。然而，风、光等新能源出力具有波动性，基于历史数据的负荷预测也存在偏差，对单一时间尺度下的微电网优化调度策略而言，这些不确定性因素易造成微网调度计划备用不足或运行经济性变差等后果。所以，亟需建立考虑更为全面的微电网优化调度策略。 1微电网结构 微电网的构成可以很简单，但也可能比较复杂。例如：光伏发电系统和储能系统可以组成简单的用户级光/储微电网，风力发电系统、光伏发电系统、储能系统、冷/热/电联供微型燃气轮机发电系统可组成满足用户冷/热/电综合能源需求的复杂微电网。一个微电网内还可以含有若干个规模相对小的微电网，微电网内分布式电源的接入电压等级也可能不同，如图1所示，也可以有多种结构形式。 图1微电网结构示意图 按照接入配电系统的方式不同，微电网可分为用户级、馈线级和变电站级微电网。用户级微电网与外部配电系统通过一个公共连接点连接，一般由用户负责其运行及管理；馈线级微电网是指将接入中压配电系统某一馈线的分布式电源和负荷等加以有效管理所形成的微电网；变电站级微电网是指将接入某一变电站及其出线上的分布式电源及负荷实施有效管理后形成的规模较大的微电网。后两者一般属于配电公司所有，是智能配电系统的重要组成部分。 按照微电网内主网络供电方式不同，还可分为直流型微电网、交流型微电网和混合型微电网。在直流型微电网中，大量分布式电源和储能系统通过直流主网架，直接为直流负荷供电；对于交流负荷，则利用电力电子换流装置，将直流电转换为交流电供电。在交流型微电网中，将所有分布式电源和储能系统的输出首先转换为交流电，形成交流主干网络为交流负荷直接供电；对于直流负荷，需通过电力电子换流装置将交流电转换为直流电后为负荷供电。在混合型微电网中，无论是直流负荷还是交流负荷，都可以不通过交直流间的功率变换直接由微电网供电。 2并网运行状态分布式电源控制方法 在并网运行的微电网中，主网作为平衡节点来稳定交流母线的电压和频率稳定，每个分布式电源均使用PQ控制方法，按照指定的有功、无功功率输出。PQ控制方法主要在并网状态下锂电池、超级电容、燃料电池等可控分布式电源上应用。PQ控制即对有功和无功功率解耦之后进行相应控制。在并网运行状态下，主网维持交流母线电压和频率在很小误差内，则分布式电源的有功出力和无功出力值可以保持于给定参考值输出。如图2所示为PQ控制原理。 图2PQ控制原理 由图2可看出，当频率在允许范围内发生波动时，频率下垂特性曲线在有功功率控制器的调整下，使得分布式电源的输出有功稳定于给定有功参考值；当电压在允许范围内发生波动时，电压下垂特性曲线在无功功率控制器的调整下，使得分布式电源的输出无功稳定于给定无功参考值。 3微电网优化调度策略 微电网实验室包含分布式电源、储能和负载部分。分布式电源部分包括：额定功率为4.23kW的光伏发电系统，每相由6块光伏板分别经微型逆变器并联后接入配电柜中，工作于MPPT状态；额定功率为2kW的水平轴和垂直轴风力发电机各一个，分别经整流和逆变环节接入配电柜中；额定功率为22kW的模拟双馈风机平台，可根据设定的风速曲线灵活模拟风机启停和运行；额定功率为3kW的氢氧燃料质子交换膜燃料电池，由48V外置直流电源作控制电，可输出直流和交流电。储能部分包括：容量为50Ah的锂电池，其额定电压为480V，最大充放电功率限值为25kW；容量为16.7F的超级电容器，工作区间为260V~450V，最大充放电功率限值为25kW，储能系统工作区间及充放电功率限值可在最大限制基础上进行修改。负载部分包括：最大6.6kW电阻负载箱2台；最大6.6kVar电感负载箱2台；最大33kW程控电阻负载箱1台，可实现单位间隔1kW从0-33kW范围的调节。 微电网实验室的基本设备接线汇集于由一个主柜、三个配电柜和三个测控柜组成的配电系统。其中，主柜的断路器与静态开关组合可以控制微电网工作于并网状态或离网状态，静态开关处可将远程操控信息和监测到的开、关信息、电压电流频率信息、交换功率信息与上位机实现数据交换，其输出与配电柜一的交流母线Ⅰ相连；每个配电柜各含10个静态开关，开关1~5实现主柜及配电柜之间的互联及结构变化，开关7~10分别接入分布式电源、储能和负载；每个测控柜在各节点处配有AP2008电能质量监测仪表，均可进行对应通信地址分配和修改、可设置电压电流保护值、可以监测所在节点处的电能质量信息，并且可以将远程操控信息和监测到的电能质量信息通过路由器与