能源互聯(lián)背景下，以?xún)δ?、需求響應、分布式發(fā)電（DG）等為代表的多元融合資源將深度參與電網(wǎng)運行。配電網(wǎng)作為局部地區多類(lèi)分布式資源的整合者，需要通過(guò)有效的手段，對包括DG、儲能、可控負荷等多元融合的分布式資源進(jìn)行優(yōu)化調控，提高配電網(wǎng)的彈性。東南大學(xué)電氣工程學(xué)院、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司的研究人員倪萌、王蓓蓓、朱紅、劉少君，在2022年第1期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，針對多元分布式資源接入后，集中式調度策略下的配電網(wǎng)將面臨的各類(lèi)問(wèn)題，結合多元分布式資源的特性，建立了面向高彈性配電網(wǎng)的兩層分布式協(xié)調調度模型。

       近年來(lái)，各國不斷出臺有關(guān)政策，以鼓勵并規范分布式可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用。美國加州最先推行了可再生能源配額制，由此，風(fēng)電和光伏發(fā)電從2000年5%左右的總裝機占比，逐步增加到2010年的8%，再到現如今的30%。

     中國國家能源局在關(guān)于可再生能源發(fā)展的“十三五”規劃指導意見(jiàn)中鼓勵市場(chǎng)主體自主建設分布式發(fā)電項目，各個(gè)省份紛紛響應，其中，浙江省發(fā)改委發(fā)布的能源發(fā)展“十三五”規劃中明確了未來(lái)將建成分布式發(fā)電（Distributed Generation, DG）和光伏發(fā)電600萬(wàn)kW，家庭屋頂光伏100萬(wàn)戶(hù)。然而，分布式新能源發(fā)電在清潔環(huán)保的同時(shí)，還具有隨機性、波動(dòng)性和可變性等特征，因此，較高的新能源滲透率可能會(huì )給電力系統運行的穩定性、電壓質(zhì)量等各方面帶來(lái)挑戰。為解決分布式發(fā)電帶來(lái)的上述問(wèn)題，能源互聯(lián)網(wǎng)可通過(guò)物理層和信息層的互動(dòng)，提高電網(wǎng)對于各種擾動(dòng)的響應能力。作為局部地區的分布式資源整合者，配電網(wǎng)需要通過(guò)有效的調控架構和調控策略對儲能、需求響應、分布式發(fā)電等為代表的多元分布式資源進(jìn)行優(yōu)化調控，從而在保證安全性、經(jīng)濟性的同時(shí)，提高配電網(wǎng)運行彈性，支持高比例分布式新能源的接入。

      當前配電網(wǎng)的主要調控架構包括集中式調控架構和分層調控架構。集中式調控架構是基于一個(gè)控制中心（全局控制中心），對多節點(diǎn)的分布式資源進(jìn)行優(yōu)化調度，是當前配電網(wǎng)采用的主要調度架構。有學(xué)者針對配電網(wǎng)中高滲透率光伏問(wèn)題，提出一種電池儲能系統參與配電網(wǎng)集中式調度的控制策略。有學(xué)者通過(guò)集中優(yōu)化與調度可控負荷資源實(shí)現新能源消納和削減峰值負荷的目標。有學(xué)者考慮了多種分布式資源的接入，包括儲能和柔性負荷資源，并建立集中式聯(lián)合優(yōu)化調度模型，通過(guò)算例驗證了模型的可行性。上述研究均利用集中式調控架構，控制思路簡(jiǎn)單，但考慮到高彈性多元融合配電網(wǎng)的建設需求，上述集中式調度架構存在如下兩個(gè)問(wèn)題：①多元融合配電網(wǎng)中資源繁多，全局控制中心下控制負荷數量多，需要發(fā)出大量控制指令，計算量大，計算時(shí)間長(cháng)，從工程實(shí)際考慮，無(wú)法實(shí)時(shí)給出調度指令；②考慮到全局調度中心在進(jìn)行控制指令下達和本地信號上傳過(guò)程中存在傳輸延遲，實(shí)際系統運行時(shí)實(shí)時(shí)調度指令無(wú)法即時(shí)到達各個(gè)本地節點(diǎn)。

針對集中式調度模式的問(wèn)題，目前已有文章指出可以通過(guò)建立分布式的分層調度架構以應對上述問(wèn)題，該控制架構下，各個(gè)本地優(yōu)化中心被賦予一定的自主優(yōu)化權限，全局控制中心被給予更長(cháng)的緩沖時(shí)間進(jìn)行長(cháng)時(shí)段的優(yōu)化調度，不需要給出實(shí)時(shí)指令。

      然而，由于當前文獻對配電網(wǎng)中各類(lèi)分布式資源的特性分析不足，模型構建較為簡(jiǎn)單，實(shí)際中執行此類(lèi)優(yōu)化調度結果較為困難?？紤]到工程實(shí)際，現有文獻沒(méi)有更好地考慮全局控制中心和本地控制中心對于不可控負荷和多種分布式資源信息的掌握程度及預測精度的不同，以上問(wèn)題可能會(huì )給調控的精確性帶來(lái)影響。此外，當前文獻中的分布式優(yōu)化主要考慮了配電網(wǎng)的整體利益，并未兼顧配電網(wǎng)下本地資源擁有者的收益，例如保證儲能資源擁有者的收益盡可能增大。針對以上問(wèn)題，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司的研究人員建立了面向高彈性的多元融合配電網(wǎng)雙層分布式優(yōu)化調度模型，協(xié)調全局控制中心和本地控制中心的控制策略，對儲能及可控負荷資源進(jìn)行合理優(yōu)化調度。

圖1 全局中心與本地中心協(xié)同控制架構

     該雙層分布式框架對多元融合配電網(wǎng)中的儲能和需求側資源的控制更為精確，上層的負荷預測誤差由下層來(lái)協(xié)調，節約了購電成本，增加了配電網(wǎng)對于分布式新能源的高彈性消納能力。該策略充分考慮了本地節點(diǎn)的更為精確的負荷預測信息，通過(guò)上、下層的協(xié)調控制，對多類(lèi)分布式資源進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現配電網(wǎng)成本的最小化。研究人員通過(guò)算例分析對比了傳統集中式調度策略及雙層分布式調度結果，驗證了所提模型的可行性，同時(shí)也證明了在該調控模式下，配電網(wǎng)可以在保證較低成本的同時(shí)，獲得更為平滑的根節點(diǎn)功率曲線(xiàn)。此外，當逐步提高系統新能源滲透率或延長(cháng)全局控制中心的優(yōu)化周期時(shí)，該雙層分布式優(yōu)化調度策略可以利用本地節點(diǎn)更為精準的負荷預測信息實(shí)現分布式資源更為精確的優(yōu)化控制，提高了配電網(wǎng)對于分布式新能源接入的響應彈性，以及計算量更大、對時(shí)間要求更高的全局控制中心對于計算周期的彈性。為了驗證雙層分布式模型在更為復雜的配電網(wǎng)系統下的適用性，研究人員分析了IEEE 69節點(diǎn)配網(wǎng)系統下，集中式及雙層分布式調度策略的調度結果，進(jìn)一步驗證了雙層分布式調度策略的優(yōu)越性。他們最后指出，目前研究中僅通過(guò)功率因數來(lái)限制各節點(diǎn)的無(wú)功功率，后續研究可以加入無(wú)功功率調節手段配合各分布式資源進(jìn)行優(yōu)化調度。本課題得到了國家自然科學(xué)基金項目和國網(wǎng)公司科技項目的支持。

轉更：東南大學(xué)科研人員提出面向高彈性配電網(wǎng)的雙層分布式優(yōu)化調度方法_資源_發(fā)電_問(wèn)題 (sohu.com)