基于模糊决策的园区源网荷储协调控制运行研究

基于模糊决策的园区源网荷储协调控制运行研究

赵猛

（国网苏州供电公司江苏苏州215000）

摘要：本文以一个包含风电、光伏、储能和可控负荷的园区电网为例，分析了其内部源网荷储之间的协调控制运行，同时结合模糊决策算法，实现降低园区电网运行成本的目标。

关键词：园区电网；源网荷储；模糊决策；运行成本

0引言

一个典型的园区电网包含分布式电源、储能和可控负荷等，其在运行过程中所面临的一个重要问题便是运行成本的控制，所谓协调控制运行，就是在满足各种约束条件下，实现园区电网运行成本最小的问题。由于源网荷储的特性各不相同，例如；风力发电和光伏发电虽然属于清洁能源，但是出力具有随机性、波动性；储能电池既可以充电，也可以放电，能够实现与电网的双向互动；可控负荷能够开展需求响应，但是补贴电价影响运行成本，如何对这些不同特性的电源、储能、负荷进行统一、协调控制，以实现园区运行成本的降低，是需要着重考虑的问题。

1源网荷储建模

1.1风力发电

风力发电是通过风来驱动叶轮的旋转，然后由叶轮带动发电机发电。风力发电机的输出功率也与风速相关，由于风速具有很强的随机性、波动性，很难用确定性的公式计算。一般情况下，可采用Weilbull分布估算其概率密度函数，风力发电机的输出功率则可以近似表示为：

式中：Kv为浮动补贴电价；PIL、TIL分别为中断容量和中断时间。

2模糊决策算法

在传统的决策理论中，决策结果的好坏是确定的。但是随着人们决策水平的提高，已经认识到很多问题并不能给出明确的评判依据。相反，某些决策的过程与结果是不确定或者称之为模糊的。1970年，在Zadeh和Bellman教授的共同努力下，将模糊理论应用到决策过程中，并形成了模糊决策方法。从此以后，很多决策问题都可以与模糊决策联系起来，并可以得到很好的解决方案。完整的模糊决策过程通常由以下几部分组成：

（1）选取决策指标与决策方案；

（2）对于每一个决策指标，选取合适的隶属函数。然后计算每一种决策方案在该决策指标下的隶属度，从而得到隶属度矩阵；

（3）得到隶属度矩阵后，就需要选取合适的评判依据对隶属度矩阵做进一步处理，从而得到清晰的评判结果用于最终的决策。模糊决策理论中可以选择的评判依据有很多，不同的评判依据会产生不同的评判结果并对最终的决策产生影响，这是模糊决策的重要特点之一。

3源网荷储协调控制运行

源网荷储协调控制运行是指在满足电网各种运行约束条件下，研究园区电网运行成本最小的问题，园区电网总的运行成本主要由以下几项独立成本构成：

（1）维护成本。电源在运行过程中需要不断地进行维护，包括设备的例行检查、保养以及故障维修等，维护需要一定的花费，因此也就产生了维护成本。

（2）折旧成本。对于园区而言，在使用过程中，由于磨损、老化等原因，设备的价值会不断下降，直至达到使用年限。在现代企业管理中，需要将设备这种价值不断下降的过程也视为一种成本，从而产生了折旧成本。

（3）购售电成本。在并网运行状态下，外部大电网可以为园区电网的频率、电压稳定提供支撑。同时，由于园区向电网的购售电电价与电源的发电成本不一样，因此可以通过其差异获得购售电成本。

（4）补贴收益。在清洁能源的发展过程中，由于其发电成本居高不下，和传统的火电相比不具有竞争力。国家为了支持清洁能源的发展，投入了大量资金对其进行补贴，园区获得的补贴收益为。

（5）需求响应成本。在本文设计的需求响应机制中，园区作为中间环节，可以制定浮动补贴电价，而固定补贴电价则由电网制定；同时，园区作为管理者，有权根据电网的需求决定中断容量与中断时间的大小，并负责为用户分配负荷中断任务。由于固定补贴电价与浮动补贴电价两者之间并不一致，后者与中断容量、中断时间相关。因此，如果园区选取合适的中断容量与中断时间，就可以通过补贴电价的差异获得收益。

由此，本文得到了园区在运行过程中产生的各项独立成本。通过对这些独立成本的组合，就可以得到园区协调控制运行的目标函数：

通过计算可以得到，一个调度周期内，园区总的运行成本为1236.70元，相比于无协调控制运行降低了7.86%，经济效益显著；同时，峰时段园区向电网的售电量增加了86.96kW·h，相比于无协调控制运行提高了11.39%，有助于电网的削峰填谷。

5结论

随着分布式电源和储能技术的发展，园区电网的源网荷储协调控制运行成为重要课题，通过合理控制分布式电源出力，利用储能进行双向充放电和可控负荷进行需求响应，实现园区电网运行成本最低。

参考文献

[1]张馨瑜.需求响应在主动配电网源网荷互动模式下的调度研究[D].辽宁工程技术大学,2017.

[2]杨雍琦.电力系统“源—网—荷—储”协调优化规划理论及应用研究[D].华北电力大学(北京),2017.