电网运行状态下的概率优化调度

电网运行状态下的概率优化调度

胡业红 叶良明

国网安徽省电力公司铜陵供电公司 244000

摘要：随着我国电力事业的快速发展，电网环境日益复杂，如何保证电网运行状态的安全稳定是亟待思考的一个问题，文章以概率优化调度为目标，对电网运行状态下的优化调度进行分析。

关键词：电网运行；运行状态；概率优化；优化调度

引言

随着环保压力与能源危机的不断加重,电力作为应用最为广泛的二次能源,正在进行源、荷双重技术革命,即分布式电源(DG)、储能系统、柔性负荷等分布式能源(DER)大规模并网运行。相对于传统配电网,DER的接入一方面导致潮流双向流动,另一方面其本身往往具有较强的波动性,难以准确预测。因此配电网运行边界条件更加复杂。

1电网运行状态现状

电网是一个将电力从供应方传送到用户的连通网络,通常由发电、输电、配电和用电4个阶段组成。其中,网络的节点表示发电、配电设备和用电用户,节点的连接关系则表示输电线路。电网运行状态包括电网中各元件与各个组成部分在上述各个阶段的不同状态,分析人员需要对网内各元件稳定性与安全性做出准确判断,从而管理并优化各个阶段的电网配置。电网运行状态分析帮助分析人员深入理解不同条件下电网运行的规律,是进行电网规划和电力设计的基础,能够保证电网的稳定可靠与运行安全。由于电网的复杂性与动态性,其运行状态容易受到电力系统多种内外部条件的共同影响。因此,分析人员往往需要综合海量、异构、多维并且具有复杂时空关系的数据,对电网状态做出准确判断。常用的数据包括仿真数据和实测数据2种类型。其中,仿真数据基于真实电网提出假设,并通过仿真计算验证得到的结果,常常用于暂态稳定分析、配置设定和拓扑结构分析等问题;实测数据是网内传感器的采集数据,通常用于故障诊断、供给与消耗分析等问题。目前,电网分析人员已提出了多种无监督或监督的自动化方法来解决上述问题,例如,聚类、神经网络和迁移学习等。然而,尽管自动化方法在不断被优化,计算机性能也逐步提升,电网数据的分析过程却仍依赖于专家经验与知识。使用自动化方法进行分析容易产生错误结论,因此分析过程需要有人参与;而人工分析的效率则是分析过程中的最大瓶颈^[1]。

2电网运行状态下的概率优化调度分析

2.1含微网群的主动配电网双层联合优化调度策略

与传统配电网不同，主动配电网中含有分布式电源及柔性负荷，需要控制的元件与优化手段变多，同时对配电网调度中心（DNO）的要求也更高。在微电网群接入配电网后，由于微电网的相对独立的特点，主动配电网只能通过PCC对其进行能量管理。接入主动配电网的典型微电网中包含微型燃气轮机（MT）、燃料电池（FC）、蓄电池（battery）、风机（WT）和光伏（PV）等分布式电源与节点负荷。微电网既向主动配电网卖电也可以向其买电。双层规划理论是一种基于博弈论的优化方法。它可以分为上下两个优化问题，可以反映两个不同主体的意愿和利益，上下两个模型服从一定的主从关系。该理论不仅可以考虑传统优化方法中系统整体利益的优化，还可以考虑不确定因素影响下个体利益的最优化，并将两者的解决方案结合起来。上下级之间的共同决策变量，从而实现双方利益的最佳平衡。本文提出的双层优化调度模型中，上层模型需要控制直接接入配电网的负荷、分布式电源与PCC的交换功率，下层模型需要根据上层模型给出的PCC功率来控制微电网中的负荷与分布式电源，然后将调度结果反馈给上层模型，经过上层模型与下层模型的迭代，得到收敛后的调度结果^[2]。

2.2储能系统的调度优化

对电网中随时间变化的风电运行状态和系统中的负荷状态进行建模，在电网运行状态基础上根据电网中不同时刻风电和负荷的状态来确定电网中储能系统的调度计划。建立风储联合系统模型，依据历史风力发电和负荷数据，采用蒙特卡罗法对风储联合发电系统中的风力发电和负荷功率进行建模。首先，风力发电的建模。根据一年的历史数据可以对4个季节的风机发电功率进行建模，并得到风电的概率密度函数。其次，负荷功率建模。采用与风力发电建模类似的方式与系统中分负荷进行建模。首先按照不同的季节将历史负荷数据进行划分，采用Gaussian分布函数对负荷分布情况进行描述以得到负荷的累计分布函数CDF。在储能系统的配置优化的研究中通常仅仅从储能设备，或电网整体的收益的最小化的角度对储能设备进行配置优化，但是随着能源互联网的发展，储能系统越来越多的作为一个单独的部分出现在电网中，因此在规划过程中需要综合考虑储能设备运营者和电网公司的利益对其进行配置优化。

2.3做好电网设备及线路的检修工作

电网系统在投入运行一段时间后，电网中的一些设备、元件，都不可避免会出现一些故障问题。这些问题的存在，会增加电力系统运行的安全隐患。电力公司需要安排调度员，定期的开展检修工作，确保故障隐患和安全问题的早发现、早处理。根据检修工作开展形式的不同，将其分为两种类型：第一种是定期进行设备和线路的常规检查，一般是每个月进行一次，由调度员按照相关的制度规范完成检查，对问题进行如实记录，并采取处理措施；第二种是不定期进行抽查，尤其是一些对整个电网运行有关键影响的重要设备，需要作为抽查的对象。做好检修工作，除了能够应对安全风险外，还可以延长电网中设备运行寿命

^[3]。

结语

综上,在电网运行状态下,实现概率优化调度十分重要,这是保证我国电力领域能够得到更加长远的发展的基础,同时也是电力系统运行的可靠性以及经济性能够得到保证的主要条件。因此，我们应该结合日常调度与概率调度的优势，确保配电网的稳定运行。

参考文献

[1]窦震海,牛焕娜,高燕,等.主动型配电网日前调度策略研究[J].农业工程学报,2014,30(11):126-133.

[2]刘东,陈云辉,黄玉辉,等.主动配电网的分层能量管理与协调控制[J].中国电机工程学报,2014,34(31):5500-5506.

[3]张晓雪,牛焕娜,赵静翔.含微电网的配电网优化调度[J].电工技术学报,2017,32(7):165-173.