基于開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境的多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法

魏 煒，孫恒楠，羅鳳章，張家安，解 巖，李慧聰（.天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，天津 0007；.河北工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，天津 000；.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司營(yíng)銷部，天津 0000；.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司調(diào)度控制中心，濟(jì)南 5000）

基于開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境的多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法

魏 煒1，孫恒楠1，羅鳳章1，張家安2，解 巖3，李慧聰4
（1.天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，天津 300072；2.河北工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300401；3.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司營(yíng)銷部，天津 300010；4.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司調(diào)度控制中心，濟(jì)南 250001）

摘要：在開(kāi)放的市場(chǎng)環(huán)境下，微電網(wǎng)不僅可與配電系統(tǒng)進(jìn)行電能交易，微電網(wǎng)之間也可以進(jìn)行電能交易。本文首先給出了含多微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)電能交易規(guī)則，在此基礎(chǔ)上提出了開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境下的多微電網(wǎng)系統(tǒng)雙層調(diào)度方法。下層是以各微電網(wǎng)自身收益最大化為目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部各可控電源制定調(diào)度計(jì)劃；上層通過(guò)配電調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)下層優(yōu)化問(wèn)題可能引發(fā)的交易沖突進(jìn)行協(xié)調(diào)。經(jīng)算例驗(yàn)證，該方法可有效解決多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，提升微電網(wǎng)的收益，有助于推動(dòng)分布式能源和微電網(wǎng)的有序發(fā)展。

關(guān)鍵詞：多微電網(wǎng)；電能交易；雙層調(diào)度；粒子群優(yōu)化

微電網(wǎng)是由分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換裝置、監(jiān)控和保護(hù)裝置、負(fù)荷等匯集成的小型發(fā)、配、用電系統(tǒng)［1］。將分布式電源以微電網(wǎng)的形式接入電網(wǎng)，可以充分發(fā)揮分布式電源的能源利用率，提高配電系統(tǒng)對(duì)分布式電源的接納能力［2］。隨著分布式電源接入量的逐年提升，在一個(gè)局部配電系統(tǒng)中有可能會(huì)同時(shí)接入多個(gè)微電網(wǎng)，形成局部的多微電網(wǎng)系統(tǒng)。同時(shí)，我國(guó)目前正穩(wěn)步推進(jìn)電力體制改革，有序向社會(huì)資本開(kāi)放電力市場(chǎng)，允許分布式電源用戶和微電網(wǎng)系統(tǒng)以獨(dú)立利益主體的身份參與電力交易［3］?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)的微電網(wǎng)不僅可與所在配電系統(tǒng)進(jìn)行電能交易，還可與臨近的微電網(wǎng)進(jìn)行電能交易，從而使含多微電網(wǎng)系統(tǒng)的配電系統(tǒng)成為一個(gè)多利益主體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的調(diào)度模式已不再適用［4］，這對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度提出了新的挑戰(zhàn)。

目前對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度的研究有許多，但初期研究沒(méi)有考慮各微電網(wǎng)之間的電能交易，微電網(wǎng)都被限定為只與配電系統(tǒng)進(jìn)行電能交易。例如文獻(xiàn)［5-6］在建立多微電網(wǎng)調(diào)度模型時(shí)，以所有微電網(wǎng)總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，制訂了不同時(shí)段下的微電網(wǎng)調(diào)度策略。文獻(xiàn)［7］利用多代理系統(tǒng)來(lái)平衡各微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的電能負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行最優(yōu)。隨著對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)研究的深入，臨近微電網(wǎng)間電能交易的概念被逐漸引入到多微電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中。文獻(xiàn)［8］建立了可用于研究多微電網(wǎng)系統(tǒng)交易模式的基本博弈模型，并對(duì)配電系統(tǒng)購(gòu)售價(jià)格、服務(wù)成本等進(jìn)行了討論，但未提出具體的調(diào)度方法。文獻(xiàn)［9］提出了以配電系統(tǒng)及多微電網(wǎng)聯(lián)合發(fā)電成本最小為目標(biāo)的微電網(wǎng)與配電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其中微電網(wǎng)只能與配電系統(tǒng)之間進(jìn)行電能交易，但允許微電網(wǎng)之間以交易備用的形式進(jìn)行互動(dòng)。文獻(xiàn)［10］基于多代理技術(shù)和拍賣算法提出了一種含多微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)交易管理方法，但對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度未進(jìn)行研究。文獻(xiàn)［11］提出了一種基于分布式凸優(yōu)化技術(shù)的多微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，該方法允許微電網(wǎng)間的電能交易，但優(yōu)化目標(biāo)仍為多微電網(wǎng)系統(tǒng)整體發(fā)電成本最小。在上述研究中，并沒(méi)有將微電網(wǎng)視為獨(dú)立的利益主體，這與目前開(kāi)放的市場(chǎng)環(huán)境，以及分布式電源和微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)并不相符，對(duì)分布式能源和微電網(wǎng)的有序發(fā)展缺乏有效的指導(dǎo)。

本文針對(duì)已有文獻(xiàn)在多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方面研究的不足，提出了一種開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境下的多微電網(wǎng)系統(tǒng)雙層優(yōu)化調(diào)度方法?？紤]各微電網(wǎng)可根據(jù)配電系統(tǒng)公布的交易價(jià)格信息，制定以自身效益最優(yōu)為目標(biāo)的調(diào)度計(jì)劃，提出了以各微電網(wǎng)自身收益最大化為目標(biāo)的下層優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部各可控電源進(jìn)行優(yōu)化；考慮下層優(yōu)化問(wèn)題可能引發(fā)的交易沖突，提出了通過(guò)配電調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)的上層調(diào)度方法，上下兩層通過(guò)互動(dòng)確定整個(gè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度計(jì)劃。通過(guò)算例分析，比較了本文方法和只允許微電網(wǎng)與配電系統(tǒng)進(jìn)行交易這兩種策略下微電網(wǎng)的收益情況，驗(yàn)證了本文方法的有效性。同時(shí)，對(duì)配電系統(tǒng)針對(duì)多微電網(wǎng)交易征收的服務(wù)費(fèi)進(jìn)行了分析討論，為多微電網(wǎng)電能交易的實(shí)現(xiàn)提供了建議。

1 多微電網(wǎng)系統(tǒng)電能交易規(guī)則

1.1 多微電網(wǎng)系統(tǒng)互動(dòng)調(diào)度模式

本文所關(guān)注的多微電網(wǎng)系統(tǒng)是指當(dāng)多個(gè)微電網(wǎng)接入同一個(gè)中低壓配電系統(tǒng)，并接受同一個(gè)配電調(diào)度機(jī)構(gòu)調(diào)控時(shí)形成的復(fù)雜系統(tǒng)。各微電網(wǎng)可包含風(fēng)電（WT）、光伏（PV）等不可控的可再生能源發(fā)電單元，以及微型燃?xì)廨啓C(jī)（MT）、柴油發(fā)電機(jī)（DEG）、儲(chǔ)能單元（Bat）等可控分布式發(fā)電單元，以及接入其中的負(fù)荷（Load）。微電網(wǎng)通過(guò)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)MGEMS（microgrid energy manage sys?tem）對(duì)微電網(wǎng)中可控發(fā)電單元進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，并與配電調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息交互［12］。配電調(diào)度機(jī)構(gòu)主要由配電管理系統(tǒng)DMS（distribution management system）完成與各微電網(wǎng)的信息交換與共享，并協(xié)調(diào)微電網(wǎng)交易沖突。多微電網(wǎng)系統(tǒng)的互動(dòng)調(diào)度模式如圖1所示。

圖1 多微電網(wǎng)互動(dòng)調(diào)度示意Fig.1 Schematicofmulti-microgridinteractivescheduling

1.2 微電網(wǎng)間能量交易規(guī)則

當(dāng)多微電網(wǎng)系統(tǒng)中的微電網(wǎng)進(jìn)行電能交易時(shí)，需遵循以下原則。

（1）微電網(wǎng)需要首先滿足自身的負(fù)荷需求，只有在自身負(fù)荷都滿足的情況下，多余的電量才可以用于交易。

（2）交易時(shí)，微電網(wǎng)向配電調(diào)度機(jī)構(gòu)提報(bào)其向其他微電網(wǎng)售電的價(jià)格，微電網(wǎng)的售電價(jià)格psell應(yīng)滿足

式中：pBP代表微電網(wǎng)電量富余時(shí)，微電網(wǎng)向配電系統(tǒng)的售電價(jià)格；pSP代表微電網(wǎng)電量不足時(shí)，微電網(wǎng)向配電系統(tǒng)的購(gòu)電價(jià)格［7］。顯而易見(jiàn)，當(dāng)微電網(wǎng)向其他微電網(wǎng)的售電價(jià)格低于向配電系統(tǒng)的售電價(jià)格時(shí)，有多余電量的微電網(wǎng)更愿意向配電系統(tǒng)售電，而當(dāng)微電網(wǎng)向其他微電網(wǎng)的購(gòu)電價(jià)格高于向配電系統(tǒng)的購(gòu)電價(jià)格時(shí)，缺少電量的微電網(wǎng)更愿意向配電系統(tǒng)購(gòu)電，只有當(dāng)報(bào)價(jià)介于兩者之間時(shí)，才能形成微電網(wǎng)間相互交易的市場(chǎng)環(huán)境。

（3）微電網(wǎng)間進(jìn)行電量交易時(shí)需要配電系統(tǒng)提供線路容量、信息交換等配套服務(wù)，因此微電網(wǎng)交易雙方都需向配電系統(tǒng)繳納相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)用［6］，服務(wù)費(fèi)用價(jià)格由配電調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)線路占用容量和網(wǎng)損等信息確定。

（4）當(dāng)各微電網(wǎng)制定的調(diào)度計(jì)劃中出現(xiàn)交易沖突的情況時(shí)，缺電量最大的微電網(wǎng)擁有優(yōu)先購(gòu)電權(quán)。

2 基于開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境下多微電網(wǎng)系統(tǒng)雙層優(yōu)化調(diào)度方法

基于上述的電能交易規(guī)則，本文提出了一種開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境下多微電網(wǎng)系統(tǒng)雙層優(yōu)化模型，在下層的微電網(wǎng)層，各微電網(wǎng)根據(jù)電價(jià)、內(nèi)部負(fù)荷與發(fā)電預(yù)測(cè)信息，制定內(nèi)部可控電源的調(diào)度計(jì)劃和購(gòu)售電計(jì)劃，并上傳至上層的配電調(diào)度機(jī)構(gòu)。配電調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)各微電網(wǎng)上報(bào)的購(gòu)售電計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)，確定多微電網(wǎng)系統(tǒng)的最佳交易方案。

2.1 可控發(fā)電單元模型

1）柴油發(fā)電機(jī)

柴油發(fā)電機(jī)是一種常見(jiàn)的微型發(fā)電設(shè)備，它可以快速調(diào)整自身出力，具有發(fā)電備用、削峰和負(fù)荷追蹤的功能［13］。它的發(fā)電成本可以近似用一個(gè)二次多項(xiàng)式［14］表示，即

式中：FDEG為柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本；ND為柴油發(fā)電機(jī)數(shù)目；dDEG、eDEG、fDEG為柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本系數(shù)，由柴油發(fā)電機(jī)性能和柴油價(jià)格決定；P為柴油發(fā)電機(jī)的有功出力。

2）微型燃?xì)廨啓C(jī)

微型燃?xì)廨啓C(jī)大多利用天然氣發(fā)電，也有利用垃圾填埋氣和沼氣發(fā)電［15］，能夠提供數(shù)十到幾百千瓦的發(fā)電容量，它的發(fā)電成本模型［16］為

式中：FMT為微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電成本；NT為微型燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)目；Cnl為天然氣價(jià)格，$/m3；L為天然氣熱值，（kW·h）/m3；η為燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率，%；P為微型燃?xì)廨啓C(jī)的有功出力。

2.2 下層微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型

在下層的優(yōu)化問(wèn)題中，各微電網(wǎng)均以自身經(jīng)濟(jì)效益最大作為優(yōu)化目標(biāo)。對(duì)于第i個(gè)微電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)為

式中：TRi，t為微電網(wǎng)i在t時(shí)刻的交易成本；F和F分別為柴油發(fā)電機(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃料費(fèi)用；C為各種分布式電源的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；SCi，t為柴油發(fā)電機(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)費(fèi)用。

微電網(wǎng)i的交易成本TRi，t計(jì)算公式為

柴油發(fā)電機(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)費(fèi)用SCi，t的表達(dá)式為

式中：hstn為機(jī)組熱啟動(dòng)費(fèi)用；cstn為機(jī)組冷啟動(dòng)費(fèi)用；CLTn為機(jī)組冷卻時(shí)間；TF為第n臺(tái)機(jī)組到t時(shí)刻時(shí)處于關(guān)停狀態(tài)下的持續(xù)時(shí)間。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，本文忽略柴油發(fā)電機(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)的停機(jī)費(fèi)用。

微電網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題考慮如下約束條件。

（1）微電網(wǎng)負(fù)荷平衡約束為

（2）交易電量約束為

（3）爬坡約束為

（4）儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行約束為

2.3 上層配電系統(tǒng)協(xié)調(diào)方法

基于第2.2節(jié)的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，各微電網(wǎng)得到自身的最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃，并上報(bào)給DMS系統(tǒng)。由于各微電網(wǎng)制定調(diào)度計(jì)劃時(shí)相互獨(dú)立，所以計(jì)劃之間難免會(huì)存在矛盾之處。這時(shí)就需要DMS系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行協(xié)調(diào)。本文提出的上層配電系統(tǒng)協(xié)調(diào)流程如圖2所示。上層配電系統(tǒng)協(xié)調(diào)方法如下。

（1）讀取各微電網(wǎng)的電量交易計(jì)劃，生成交易矩陣A，Aij表示微電網(wǎng)i計(jì)劃與微電網(wǎng)j交易的電量，Aii為零。

（2）對(duì)矩陣A中的元素進(jìn)行匹配，其中重合部分即判定成交，不匹配的電量作為電量缺額和電量余額進(jìn)入新一輪的匹配。

（3）根據(jù)第1.2節(jié)中的規(guī)則（4），DMS將微電網(wǎng)分為缺電微電網(wǎng)和多電微電網(wǎng)，并按照電量缺額從大到小對(duì)缺電微電網(wǎng)進(jìn)行排序，按照售電電價(jià)從低到高對(duì)多電微電網(wǎng)進(jìn)行排序。

（4）電量缺額排在前列的微電網(wǎng)優(yōu)先按順序向多電微電網(wǎng)購(gòu)電，電量缺額完全滿足后，排在后面的微電網(wǎng)才有資格向剩余的多電微電網(wǎng)購(gòu)電，以此類推。

圖2 上層配電系統(tǒng)協(xié)調(diào)流程Fig.2 Coordination processes of upper level distribution system

（5）如果所有多電微電網(wǎng)的電量余額都成交后，微電網(wǎng)依然還有剩余的電量缺額，則剩余的缺電量由配電系統(tǒng)補(bǔ)足，如果所有缺電微電網(wǎng)的電量缺額都成交后，微電網(wǎng)依然還有剩余的電量余額，則剩余的多電量可根據(jù)系統(tǒng)需要賣給配電系統(tǒng)。

2.4 多微電網(wǎng)系統(tǒng)雙層優(yōu)化調(diào)度方法

開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境下多微電網(wǎng)系統(tǒng)雙層優(yōu)化調(diào)度方法流程如下。

（1）各微電網(wǎng)中的微電網(wǎng)中央管理器MGCC （microgrid control center）預(yù)測(cè)未來(lái)24 h的負(fù)荷和光伏風(fēng)電出力大小，制定各自的售電定價(jià)，并將以上信息上報(bào)給配電網(wǎng)DMS系統(tǒng)。

（2）DMS收集所有數(shù)據(jù)并公布給所有下屬的MGEMS。

（3）MGEMS根據(jù)所公布數(shù)據(jù)以式（3）為目標(biāo)函數(shù)，以式（9）～式（17）為約束條件，運(yùn)用粒子群算法得出各自的最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃，并上報(bào)給DMS系統(tǒng)。

（4）DMS檢驗(yàn)所有的調(diào)度計(jì)劃，按照上面提出的規(guī)則解決各微電網(wǎng)調(diào)度中的交易沖突，并將交易安排信息返回給MGEMS，各微電網(wǎng)按照該計(jì)劃執(zhí)行發(fā)電調(diào)度。

3 算例分析

本文選用一個(gè)含3個(gè)微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)對(duì)所提方法進(jìn)行驗(yàn)證，算例系統(tǒng)及各微電網(wǎng)中分布式發(fā)電設(shè)備基于文獻(xiàn)［19］構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了細(xì)微調(diào)整。各微電網(wǎng)中的分布式發(fā)電設(shè)備情況如表1所示。

表1 各微電網(wǎng)分布式發(fā)電設(shè)備信息表Tab.1 Distributed generation equipment information of each microgrid

各微電網(wǎng)內(nèi)部的日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線如圖3所示，風(fēng)電和光伏運(yùn)行在最大功率跟蹤模式，出力預(yù)測(cè)情況如圖4所示。

配電系統(tǒng)按照分時(shí)電價(jià)制定售電和購(gòu)電電價(jià)，價(jià)格信息如表2所示［20］，配電系統(tǒng)的服務(wù)費(fèi)用取0.01元/（kW·h），各微電網(wǎng)的售電電價(jià)分別為0.635 元/（kW·h）、0.61元/（kW·h）、0.66元/（kW·h）。

柴油發(fā)電機(jī)參數(shù)dDEG=0.433 3，eDEG=0.233 3，fDEG=0.007 4，微型燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)Cnl=0.76元/m3，L=9.7（kW·h）/m3［15］，η的取值參照文獻(xiàn)［19］中的微型燃?xì)廨啓C(jī)的效率曲線。

圖3 各微電網(wǎng)日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線Fig.3 Daily load forecast curves of each microgrid

圖4 風(fēng)電/光伏出力預(yù)測(cè)曲線Fig.4 WT/PV output forecast curves

表2 配電系統(tǒng)電價(jià)信息Tab.2 Power price information of distribution system

3.1 不同策略下多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果分析

針對(duì)上文算例對(duì)以下兩種多微電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度方法進(jìn)行比較分析：①只允許微電網(wǎng)與配電系統(tǒng)進(jìn)行電量交易的調(diào)度方法；②本文提出的多微電網(wǎng)雙層調(diào)度方法。

應(yīng)用上述兩種調(diào)度方法對(duì)本文算例進(jìn)行分析，可得各微電網(wǎng)的效益如表3所示。比較可以看出，在開(kāi)放微電網(wǎng)間電量交易后，微電網(wǎng)能以相較于配電系統(tǒng)更高的價(jià)格向其他微電網(wǎng)售電，并以相對(duì)較低的價(jià)格從其他微電網(wǎng)購(gòu)電，各微電網(wǎng)的運(yùn)行效益均有所提升。

表3 微電網(wǎng)效益模擬優(yōu)化結(jié)果Tab.3 Optimal simulation results of microgrids’profit

由圖5所給出的多微電網(wǎng)系統(tǒng)各時(shí)段微電網(wǎng)間交易電量所示，微電網(wǎng)間的電量交易主要集中在11：00—17：00。此時(shí)配電系統(tǒng)的購(gòu)售電價(jià)處于電價(jià)平時(shí)段，微電網(wǎng)間交易電價(jià)滿足第1.2節(jié)的交易規(guī)則（2）。而在電價(jià)峰時(shí)段，各微電網(wǎng)更傾向于向配電系統(tǒng)售電；在電價(jià)谷時(shí)段，微電網(wǎng)更傾向于從配電系統(tǒng)購(gòu)電。

圖5 多微電網(wǎng)系統(tǒng)各時(shí)段交易電量Fig.5 Amount of trading energy in multi-microgrid system in each time period

3.2 配電系統(tǒng)服務(wù)費(fèi)用分析

在實(shí)際中，微電網(wǎng)的接入位置可能不在同一條饋線上，微電網(wǎng)間交易相同的電量所占用的配電系統(tǒng)資源有差異，服務(wù)費(fèi)用的價(jià)格也應(yīng)該有所不同。在上述算例基礎(chǔ)上，假設(shè)微電網(wǎng)MG2與MG3接在同一條饋線上，二者之間的服務(wù)費(fèi)保持0.01元/ （kW·h）不變，MG1接在其他饋線上，當(dāng)MG1與其他兩個(gè)微電網(wǎng)之間的服務(wù)費(fèi)用分別取0.01、0.03、0.06、0.09元/（kW·h），3個(gè)微電網(wǎng)間全天交易電量總和如表4所示。

表4 不同服務(wù)費(fèi)用下各微電網(wǎng)交易電量Tab.4 Amount of trading energy with different service charges between microgrids

從表4可以看出，當(dāng)服務(wù)費(fèi)用為0.01元/（kW· h）和0.03元/（kW·h）時(shí)，MG1與其他兩個(gè)微電網(wǎng)都存在一定數(shù)量的電量交易，而當(dāng)服務(wù)費(fèi)用升到0.06 元/（kW·h）時(shí)，MG1與MG2、MG3之間的交易電量急劇減少。結(jié)合微電網(wǎng)和配電系統(tǒng)的售購(gòu)電價(jià)格和交易規(guī)則（3），當(dāng)MG1與MG2之間的服務(wù)費(fèi)用價(jià)格升至0.06元/（kW·h）時(shí)，MG2向MG1購(gòu)電的實(shí)際電價(jià)已經(jīng)升高到了0.695元/（kW·h），高于配電系統(tǒng)的售電電價(jià)，同時(shí)MG1向MG2售電的實(shí)際價(jià)格卻降到了0.575元/（kW·h），低于配電系統(tǒng)的購(gòu)電電價(jià)；同理，MG1與MG3的實(shí)際成交電價(jià)和配電系統(tǒng)購(gòu)售電價(jià)相比也沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。因此，才會(huì)出現(xiàn)交易電量急劇減少的現(xiàn)象。而MG2與MG3之間的服務(wù)費(fèi)價(jià)格沒(méi)有變化，其交易電量也沒(méi)有顯著變化。

若在原始算例的基礎(chǔ)上，假設(shè)各微電網(wǎng)間的服務(wù)費(fèi)用由0.01元/（kW·h）統(tǒng)一上漲為0.03、0.06、0.09元/（kW·h），全天交易電量總和如表5所示。

表5 服務(wù)費(fèi)用統(tǒng)一上漲情況下多微電網(wǎng)系統(tǒng)交易電量比較Tab.5 Amount of trading energy with service charges rising uniformly between microgrids kW·h

與表4比較，當(dāng)服務(wù)費(fèi)用價(jià)格升到0.06元/ （kW·h）以上時(shí)，各微電網(wǎng)間的交易電量均趨向于0，其原因同樣是因?yàn)閷?shí)際成交電價(jià)與配電系統(tǒng)電價(jià)相比沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

（1）本文所提方法有助于提升市場(chǎng)環(huán)境下微電網(wǎng)運(yùn)行收益，對(duì)于分布式能源和微電網(wǎng)的推廣起到了積極的作用。

（2）服務(wù)費(fèi)用對(duì)于市場(chǎng)環(huán)境下多微電網(wǎng)系統(tǒng)之間的電能交易影響重大，合理的取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)即有助于保障配電運(yùn)營(yíng)方的合理權(quán)益，又能夠?qū)Ψ植际侥茉春臀㈦娋W(wǎng)的發(fā)展起到良好的推動(dòng)作用。

（3）通過(guò)設(shè)置合理的服務(wù)費(fèi)用定價(jià)結(jié)構(gòu)，能夠有效引導(dǎo)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能交易結(jié)構(gòu)，形成良性有序的電能運(yùn)行和交易市場(chǎng)。

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魏 煒（1976—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)與新能源發(fā)電。Email：weiw@tju.edu.cn

孫恒楠（1990—），男，通訊作者，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⒕W(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度。Email：sunhn1990@tju.edu.cn

羅鳳章（1980—），男，博士，講師，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)。Email：luofengzhang@tju.edu.cn

中圖分類號(hào)：TM713

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-8930（2016）07-0019-07

DOI：10.3969/j.issn.1003-8930.2016.07.004

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-11-17；修回日期：2016-03-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51377116）

Multi-microgrid System Optimal Scheduling Method Based on Open Market

WEI Wei1，SUN Hengnan1，LUO Fengzhang1，ZHANG Jiaan2，XIE Yan3，LI Huicong4
（1.School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.School of Control Science and Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China；3.Scales Department of State Grid Power Company of Tianjin，Tianjin 300010，China；4.Schedule and Control Center of State Grid Power Company of Shandong，Jinan 250001，China）

Abstract：Under the open market，microgrid can trade energy not only with distribution network，but also with other microgrids.In order to meet this requirement，energy trading rule of distribution network with multi-microgrid is pro?posed，based on which two-level multi-microgrid system scheduling method is proposed in this paper.The lower level is an optimization problem to maximize each microgrid’s profit by optimizing the controlled sources’scheduling.The up?per level is a coordination problem for distribution dispatching agency to solve the conflicts of the scheduling results from the lower level.The numerical example indicates that this method can effectively solve the multi-microgrid system scheduling problem，improve the income of each microgrid，and promote the orderly development of distributed energy and microgrid helpfully.

Key words：multi-microgrid；energy trading；two-level scheduling；particle swarm optimization（PSO）