CN106487035B - 一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法，所述方法包括：(1)配电网侧采用神经网络分析方法对次日可再生能源发电量进行短期功率预测；(2)根据预测的所述次日可再生能源发电量的大小采取不同的优化调度方法进行优化。本发明能实现配电网对大规模可再生能源的有效消纳，增强配电网对可再生能源的接纳能力，使配电网与负荷用户双方受益。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性负荷调度方法，具体涉及一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法。
背景技术
可再生能源发电一般指将太阳能、风能、水能等可再生能源转化为电能的发电方式，主要包括太阳能发电、风力发电、水力发电、生物质能发电、地热发电、潮汐发电等。相对于传统的煤、石油、天然气等化石能源，可再生能源普遍具有污染少，储量大等特点，对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏等问题具有十分重要的意义。利用可再生能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，可再生能源发电具有良好的发展前景和实用价值。
随着可再生能源规模化多点接入配电网，会对配电网的运行产生不可忽略的冲击。单纯依赖储能的消纳技术成本高昂，大规模使用实用价值低，经济效益差。而配网内可控负荷与柔性负荷资源丰富，具有良好的可调度性和互动性，可以作为电网调节、消纳新能源的重要手段。因此需要一种分布式可再生能源规模化接入配网就地消纳技术，对用户侧分布式发电、可控负荷、柔性负荷进行协调交互控制，实现配电系统的功率平衡与安全运行。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法。本发明能实现配电网对大规模可再生能源的有效消纳，增强配电网对可再生能源的接纳能力，使配电网与负荷用户双方受益。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法，所述方法包括：
(1)配电网侧采用神经网络分析方法对次日可再生能源发电量进行短期功率预测；
(2)根据预测的所述次日可再生能源发电量的大小采取不同的优化调度方法进行优化。
优选的，所述步骤(2)中，包括如下步骤：
步骤2-1、若所述次日可再生能源发电量在负荷高峰时段超过配电网内的负荷需求量，则采取可转移负荷和激励负荷的方式增加用户负荷来消纳可再生能源；
步骤2-2、若所述次日可再生能源发电量在负荷高峰时段小于配电网内的负荷需求量且缺额电量超过输电网的限值时，在不损害用户满意度的情况下，则采取直接负荷控制和可中断负荷的方式降低用户负荷。
优选的，所述步骤2-1中，所述可转移负荷为从某个时段转移到其他时段的负荷，但是其使用有时段约束；所述激励负荷是指接受配电网补偿而接受配电网调度的在某个时段增加用电量的负荷。
优选的，所述步骤2-2中，所述可中断负荷是指与配电网签订可中断负荷合同，在特定时段根据配电网指令削减自己用电量并接受配电网补偿的负荷；所述直接负荷控制是指配电网在系统高峰负荷时段利用电力监控和电力信号切断所需控制负荷。
优选的，配电网侧以供电公司收入最大为优化目标，以转入转出负荷容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷平衡约束、激励负荷上下限约束、大电网购电约束、电网负荷平衡约束和供需平衡约束为约束条件，采用可转移负荷和激励负荷的方式进行优化调度，确定可转移负荷的转移时段、转移电量以及激励负荷增加负荷的时段、增加的负荷量，来消纳多余的可再生能源发电量。
优选的，配电网侧以供电公司收入最大为优化目标，以最大控制次数约束、最大连续受控时间和最小运行时间约束、可中断负荷上下限约束、大电网购电约束、电网负荷平衡约束、供需平衡约束为约束条件，采用可中断负荷和直接负荷控制的方式进行优化调度，确定可中断负荷的削减时段、削减量以及直接负荷控制的控制时段、控制量，来弥补可再生能源的发电缺额。
优选的，所述优化目标，即供电公司收入最大，公式如下：
式中：Income为供电公司的售电收入；T为调度周期总时段数；ρsell,t为t时刻供电公司的售电电价；Psell,t为t时刻的供电公司的售电量；ρbuy,t为t时刻供电公司从大电网的买电电价；Pbuy,t为t时刻的供电公司的买电量；M为可转移负荷的个数；ρj,TL为供电公司支付给第j个可转移负荷的单位补贴费用；为从t时刻转向t′的第j个可转移负荷量；N为激励负荷用户的个数；ρk,MOT为供电公司支付给第k个激励负荷的单位激励价格；为t时刻第k个激励负荷增加的用电量；
所述转入转出负荷容量约束为：
式中，Li为第i个可转移负荷的持续时间；分别为t0时刻第i个负荷的最大转入量与转出量，为从t′时刻转向t时刻的第j个可转移负荷量；t0表示某一个消纳可再生能源的具体的时刻；
所述可转移负荷时间约束为：
式中，t′表示不同于t的某个时刻，Sj,1、Sj,2分别为不允许和允许接纳第j个可转移负荷的时间集合；
所述可转移负荷平衡约束：
式中，分别为转移后和转移前t时刻第i个可转移负荷的转移负荷量；
所述激励负荷上下限约束：
式中，分别为第k个激励负荷用户增加负荷的上、下限；
所述大电网购电约束：
Pbuy,min≤Pbuy,t≤Pbuy,max
式中，Pbuy,max、Pbuy,min分别为供电公司从电网购电的上、下限；
所述电网负荷平衡约束：
Lt,new＝Psell,t
式中，Lt,new为采取可调负荷措施以后的t时刻的负荷量；Lt,old为采取可调负荷措施以前t时刻的负荷量；分别为t时刻的可转移负荷转入量与转出量；Lt,MOT为t时刻的激励负荷的负荷增加量；
所述供需平衡约束：
Pbuy,t+Prn＝Lt,new
式中，Prn为t时刻可再生能源的发电量。
优选的，所述优化目标，即供电公司收入最大，公式如下：
式中ρsell,t为t时刻供电公司的售电电价；Psell,t为t时刻的供电公司的售电量；ρbuy,t为t时刻供电公司从大电网的买电电价；Pbuy,t为t时刻的供电公司的买电量；K为参与供电公司直接负荷控制项目的用户数量；rk为第k个直接负荷控制用户的实际中断补偿费率；Xk,t为t时刻第k个用户是否被控制的决策变量；为t时刻第k个用户的可控制负荷；N为参与供电公司可中断负荷项目的用户数量；ρi为第i个可中断负荷用户的中断补偿费用；Ui,t为t时刻第i个负荷是否被中断供电的决策变量；为t时刻第i个用户的可中断负荷削减量；
所述最大控制次数约束为：
式中，NDLC,k为研究时段T内第k个直接控制负荷用户的最大允许控制次数；
所述最大连续受控时间和最小运行时间约束为：
Soff,kt≤Toff,k,max
Son,kt≥Ton,k,min
式中，Soff,kt和Son,kt分别为第k个直接负荷控制用户在t时刻的连续受控时间和连续正常运行时间；Toff,k,max和Ton,k,min分别为第k个直接负荷控制用户的最大连续受控时间和最小运行时间；
所述可中断负荷上下限约束为：
式中，分别为第i个可中断负荷用户中断负荷的上、下限；
所述大电网购电约束为：
Pbuy,min≤Pbuy,t≤Pbuy,max
所述电网负荷平衡约束为：
Lt,new＝Psell,t
式中，Lt,new为采取直接负荷控制和可中断负荷方法以后的t时刻的负荷量；Lt,old为采取直接负荷控制和可中断负荷方法以前t时刻的负荷量；为t时刻可中断负荷i的负荷中断量；为t时刻第k个直接负荷控制用户的负荷削减量；为t时刻第k个用户的反弹负荷；α、β、γ分别为对应时段的反弹系数；
所述供需平衡约束为：
Pbuy,t+Prn＝Lt,new
式中，Prn为t时刻可再生能源的发电量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实现配电网对大规模可再生能源的有效消纳，增强配电网对可再生能源的接纳能力，使配电网与负荷用户双方受益。调度成本低，柔性负荷的调度成本是在电价的基础上给予用户一定的补偿，要小于储能的使用成本；对于电网的调度指令响应速度快，尤其是与电网签订协议直接受电网控制的柔性负荷；柔性负荷资源丰富，具有良好的可调度性和互动性，能有效消纳可再生能源；能够削峰填谷，在有效消纳可再生能源的同时，降低电网运行的压力。
附图说明
图1是本发明一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法，该方法具体步骤如下：
1、配电网侧采用神经网络分析方法对次日可再生能源发电量进行短期功率预测；
2、根据预测的所述次日可再生能源发电量的大小采取不同的优化调度方法进行优化。
2-1、若所述次日可再生能源发电量在负荷高峰时段超过配电网内的负荷需求量，则采取可转移负荷和激励负荷的方式增加用户负荷来消纳可再生能源；
2-2、所述可转移负荷为从某个时段转移到其他时段的负荷，但是其使用有时段约束；所述激励负荷是指接受配电网补偿而接受配电网调度的在某个时段增加用电量的负荷。
配电网侧以供电公司收入最大为优化目标，以转入转出负荷容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷平衡约束、激励负荷上下限约束、大电网购电约束、电网负荷平衡约束和供需平衡约束为约束条件，采用可转移负荷和激励负荷的方式进行优化调度，确定可转移负荷的转移时段、转移电量以及激励负荷增加负荷的时段、增加的负荷量，来消纳多余的可再生能源发电量。
所述优化目标，即供电公司收入最大，公式如下：
式中：Income为供电公司的售电收入；T为调度周期总时段数；ρsell,t为t时刻供电公司的售电电价；Psell,t为t时刻的供电公司的售电量；ρbuy,t为t时刻供电公司从大电网的买电电价；Pbuy,t为t时刻的供电公司的买电量；M为可转移负荷的个数；ρj,TL为供电公司支付给第j个可转移负荷的单位补贴费用；为从t时刻转向t′的第j个可转移负荷量；N为激励负荷用户的个数；ρk,MOT为供电公司支付给第k个激励负荷的单位激励价格；为t时刻第k个激励负荷增加的用电量；
所述转入转出负荷容量约束为：
式中，Li为第i个可转移负荷的持续时间；分别为t0时刻第i个负荷的最大转入量与转出量，为从t′时刻转向t时刻的第j个可转移负荷量；t0表示某一个消纳可再生能源的具体的时刻；
所述可转移负荷时间约束为：
式中，t′表示不同于t的某个时刻，Sj,1、Sj,2分别为不允许和允许接纳第j个可转移负荷的时间集合；
所述可转移负荷平衡约束：
式中，分别为转移后和转移前t时刻第i个可转移负荷的转移负荷量；
所述激励负荷上下限约束：
式中，分别为第k个激励负荷用户增加负荷的上、下限；
所述大电网购电约束：
Pbuy,min≤Pbuy,t≤Pbuy,max
式中，Pbuy,max、Pbuy,min分别为供电公司从电网购电的上、下限；
所述电网负荷平衡约束：
Lt,new＝Psell,t
式中，Lt,new为采取可调负荷措施以后的t时刻的负荷量；Lt,old为采取可调负荷措施以前t时刻的负荷量；分别为t时刻的可转移负荷转入量与转出量；Lt,MOT为t时刻的激励负荷的负荷增加量；
所述供需平衡约束：
Pbuy,t+Prn＝Lt,new
式中，Prn为t时刻可再生能源的发电量。
3、若所述次日可再生能源发电量在负荷高峰时段小于配电网内的负荷需求量且缺额电量超过输电网的限值时，在不损害用户满意度的情况下，则采取直接负荷控制和可中断负荷的方式降低用户负荷。
所述可中断负荷是指与配电网签订可中断负荷合同，在特定时段根据配电网指令削减自己用电量并接受配电网补偿的负荷；所述直接负荷控制是指配电网在系统高峰负荷时段利用电力监控和电力信号切断所需控制负荷。
配电网侧以供电公司收入最大为优化目标，以最大控制次数约束、最大连续受控时间和最小运行时间约束、可中断负荷上下限约束、大电网购电约束、电网负荷平衡约束、供需平衡约束为约束条件，采用可中断负荷和直接负荷控制的方式进行优化调度，确定可中断负荷的削减时段、削减量以及直接负荷控制的控制时段、控制量，来弥补可再生能源的发电缺额。
所述优化目标，即供电公司收入最大，公式如下：
式中K为参与供电公司直接负荷控制项目的用户数量；rk为第k个直接负荷控制用户的实际中断补偿费率；Xk,t为t时刻第k个用户是否被控制的决策变量；为t时刻第k个用户的可控制负荷；N为参与供电公司可中断负荷项目的用户数量；ρi为第i个可中断负荷用户的中断补偿费用；Ui,t为t时刻第i个负荷是否被中断供电的决策变量；为t时刻第i个用户的可中断负荷削减量；
所述最大控制次数约束为：
式中，NDLC,k为研究时段T内第k个直接控制负荷用户的最大允许控制次数；
所述最大连续受控时间和最小运行时间约束为：
Soff,kt≤Toff,k,max
Son,kt≥Ton,k,min
式中，Soff,kt和Son,kt分别为第k个直接负荷控制用户在t时刻的连续受控时间和连续正常运行时间；Toff,k,max和Ton,k,min分别为第k个直接负荷控制用户的最大连续受控时间和最小运行时间；
所述可中断负荷上下限约束为：
式中，分别为第i个可中断负荷用户中断负荷的上、下限；
所述大电网购电约束为：
Pbuy,min≤Pbuy,t≤Pbuy,max
所述电网负荷平衡约束为：
Lt,new＝Psell,t
式中，Lt,new为采取直接负荷控制和可中断负荷方法以后的t时刻的负荷量；Lt,old为采取直接负荷控制和可中断负荷方法以前t时刻的负荷量；为t时刻可中断负荷i的负荷中断量；为t时刻第k个直接负荷控制用户的负荷削减量；为t时刻第k个用户的反弹负荷；α、β、γ分别为对应时段的反弹系数；
所述供需平衡约束为：
Pbuy,t+Prn＝Lt,new
式中，Prn为t时刻可再生能源的发电量。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种提高配电网可再生能源接纳能力的柔性负荷调度方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)配电网侧采用神经网络分析方法对次日可再生能源发电量进行短期功率预测；
(2)根据预测的所述次日可再生能源发电量的大小采取不同的优化调度方法进行优化；
所述步骤(2)中，包括如下步骤：
步骤2-1、若所述次日可再生能源发电量在负荷高峰时段超过配电网内的负荷需求量，则采取可转移负荷和激励负荷的方式增加用户负荷来消纳可再生能源；
所述步骤2-1中，所述可转移负荷为从某个时段转移到其他时段的负荷，但是其使用有时段约束；所述激励负荷是指接受配电网补偿而接受配电网调度的在某个时段增加用电量的负荷；
步骤2-2、若所述次日可再生能源发电量在负荷高峰时段小于配电网内的负荷需求量且缺额电量超过输电网的限值时，在不损害用户满意度的情况下，则采取直接负荷控制和可中断负荷的方式降低用户负荷；
配电网侧以供电公司收入最大为优化目标，以转入转出负荷容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷平衡约束、激励负荷上下限约束、大电网购电约束、电网负荷平衡约束和供需平衡约束为约束条件，采用可转移负荷和激励负荷的方式进行优化调度，确定可转移负荷的转移时段、转移电量以及激励负荷增加负荷的时段、增加的负荷量，来消纳多余的可再生能源发电量；
所述优化目标，即供电公司收入最大，公式如下：
式中：Income为供电公司的售电收入；T为调度周期总时段数；ρsell,t为t时刻供电公司的售电电价；Psell,t为t时刻的供电公司的售电量；ρbuy,t为t时刻供电公司从大电网的买电电价；Pbuy,t为t时刻的供电公司的买电量；M为可转移负荷的个数；ρj,TL为供电公司支付给第j个可转移负荷的单位补贴费用；为从t时刻转向t′的第j个可转移负荷量；N为激励负荷用户的个数；ρk,MOT为供电公司支付给第k个激励负荷的单位激励价格；为t时刻第k个激励负荷增加的用电量；
所述转入转出负荷容量约束为：
式中，Li为第i个可转移负荷的持续时间；分别为t0时刻第i个负荷的最大转入量与转出量，为从t′时刻转向t时刻的第j个可转移负荷量；t0表示某一个消纳可再生能源的具体的时刻；
所述可转移负荷时间约束为：
式中，t′表示不同于t的某个时刻，Sj,1、Sj,2分别为不允许和允许接纳第j个可转移负荷的时间集合；
所述可转移负荷平衡约束：
式中，分别为转移后和转移前t时刻第i个可转移负荷的转移负荷量；
所述激励负荷上下限约束：
式中，分别为第k个激励负荷用户增加负荷的上、下限；
所述大电网购电约束：
Pbuy,min≤Pbuy,t≤Pbuy,max
式中，Pbuy,max、Pbuy,min分别为供电公司从电网购电的上、下限；
所述电网负荷平衡约束：
Lt,new＝Psell,t
式中，Lt,new为采取可调负荷措施以后的t时刻的负荷量；Lt,old为采取可调负荷措施以前t时刻的负荷量；分别为t时刻的可转移负荷转入量与转出量；Lt,MOT为t时刻的激励负荷的负荷增加量；
所述供需平衡约束：
Pbuy,t+Prn＝Lt,new
式中，Prn为t时刻可再生能源的发电量。
2.根据权利要求1所述调度方法，其特征在于，所述步骤2-2中，所述可中断负荷是指与配电网签订可中断负荷合同，在特定时段根据配电网指令削减自己用电量并接受配电网补偿的负荷；所述直接负荷控制是指配电网在系统高峰负荷时段利用电力监控和电力信号切断所需控制负荷。
3.根据权利要求2所述调度方法，其特征在于，配电网侧以供电公司收入最大为优化目标，以最大控制次数约束、最大连续受控时间和最小运行时间约束、可中断负荷上下限约束、大电网购电约束、电网负荷平衡约束、供需平衡约束为约束条件，采用可中断负荷和直接负荷控制的方式进行优化调度，确定可中断负荷的削减时段、削减量以及直接负荷控制的控制时段、控制量，来弥补可再生能源的发电缺额。
4.根据权利要求3所述调度方法，其特征在于，所述优化目标，即供电公司收入最大，公式如下：
式中ρsell,t为t时刻供电公司的售电电价；Psell,t为t时刻的供电公司的售电量；ρbuy,t为t时刻供电公司从大电网的买电电价；Pbuy,t为t时刻的供电公司的买电量；K为参与供电公司直接负荷控制项目的用户数量；rk为第k个直接负荷控制用户的实际中断补偿费率；Xk,t为t时刻第k个用户是否被控制的决策变量；为t时刻第k个用户的可控制负荷；N为参与供电公司可中断负荷项目的用户数量；ρi为第i个可中断负荷用户的中断补偿费用；Ui,t为t时刻第i个负荷是否被中断供电的决策变量；为t时刻第i个用户的可中断负荷削减量；
所述最大控制次数约束为：
式中，NDLC,k为研究时段T内第k个直接控制负荷用户的最大允许控制次数；
所述最大连续受控时间和最小运行时间约束为：
Soff,kt≤Toff,k,max
Son,kt≥Ton,k,min
式中，Soff,kt和Son,kt分别为第k个直接负荷控制用户在t时刻的连续受控时间和连续正常运行时间；Toff,k,max和Ton,k,min分别为第k个直接负荷控制用户的最大连续受控时间和最小运行时间；
所述可中断负荷上下限约束为：
式中，分别为第i个可中断负荷用户中断负荷的上、下限；
所述大电网购电约束为：
Pbuy,min≤Pbuy,t≤Pbuy,max
式中，Pbuy,max、Pbuy,min分别为供电公司从电网购电的上、下限；
所述电网负荷平衡约束为：
Lt,new＝Psell,t
式中，Lt,new为采取直接负荷控制和可中断负荷方法以后的t时刻的负荷量；Lt,old为采取直接负荷控制和可中断负荷方法以前t时刻的负荷量；为t时刻可中断负荷i的负荷中断量；为t时刻第k个直接负荷控制用户的负荷削减量；为t时刻第k个用户的反弹负荷；α、β、γ分别为对应时段的反弹系数；
所述供需平衡约束为：
Pbuy,t+Prn＝Lt,new
式中，Prn为t时刻可再生能源的发电量。
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