面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率動態(tài)優(yōu)化

高 藝

（國網(wǎng)福建省電力有限公司 廈門供電公司，福建 廈門 361000）

面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率動態(tài)優(yōu)化

高 藝

（國網(wǎng)福建省電力有限公司 廈門供電公司，福建 廈門 361000）

為了達到供電高可靠性的目標，需要對供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率進行優(yōu)化?？紤]到我國各大領(lǐng)域都開始采用分布式電源，且其本身具有間歇性以及波動性的特點，需要采用多目標動態(tài)優(yōu)化策略?，F(xiàn)在有關(guān)此類課題已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國急需解決的問題。文章詳細闡述了相關(guān)內(nèi)容。

供電能力；配電網(wǎng)儲能；功率動態(tài)優(yōu)化

最近幾年隨著我國經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，有關(guān)分布式電源（Distributed Generation，DG）也逐漸被廣泛應(yīng)用，由于分布式電自身的特點導致有關(guān)配電網(wǎng)供電能力不可控性增高逐步走向復雜化，分布式電源自身的特點有很多，其中需要注意的是其間歇性以及波動性。因此在動配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不進行大量改動的基礎(chǔ)上，科學攻克上述問題、對供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率動進行態(tài)優(yōu)化就成了現(xiàn)在急需研究解決的課題。

1 動態(tài)優(yōu)化供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率的意義

現(xiàn)在有關(guān)動態(tài)優(yōu)化儲能電站功率的課題，專家們主要針對借助儲能功率平抑負荷波動性進這個方向進行了深入的研究，同時提出了好幾個相應(yīng)的優(yōu)化方案。有的專家提出了選擇智能優(yōu)化算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法以及梯度類算法等等，不過這些核算算法相對比較復雜，也不能有效確保其能起到全局最佳效果。

也有的專家提出了采用動態(tài)規(guī)劃方法解決其相應(yīng)的負荷波動性優(yōu)化問題，這種方式考慮到了儲能電站荷電狀態(tài)因素以及剩余電量因素等，與之前提出的智能優(yōu)化算法相比較，其操作方式更簡單清晰、同時將很多約束條件都進行了充分的考慮，能夠獲得準確的優(yōu)化效果，對供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率優(yōu)化起到了一定的借鑒意義。

動態(tài)優(yōu)化供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率，有效解決電網(wǎng)頻繁停電情況，也已經(jīng)成為相關(guān)部門提供優(yōu)質(zhì)用電服務(wù)中急需解決的問題。需要注意的是，目前我國人民以及各行各業(yè)對有關(guān)部門的供電能力以及服務(wù)水平的要求逐漸增高。但是在實際生活中，常常會遇到局部停電的情況，從而導致居民用戶以及用電企業(yè)的正常工作與生活受到嚴重的影響。根據(jù)我國相關(guān)的電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)表明，客戶用電投訴中有20%的原因是遭到了頻繁停電情況，其已經(jīng)成了投訴重災(zāi)區(qū)。

2 面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率多級多目標動態(tài)優(yōu)化

若要對供電能力增加儲能功率進行科學優(yōu)化，其需要具備多目標性，有關(guān)約束方程內(nèi)要包括上個時間段留下來的剩余電量，所以需要選擇多級多目標的策略來對其進行動態(tài)優(yōu)化。2.1 供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率多級多目標問題處理

多級多目標策略可以將各個各優(yōu)化目標的關(guān)鍵點重要性進行區(qū)分。其主要思想是在可行領(lǐng)域中滿足第1優(yōu)先級的目標函數(shù)，之后在這個第1優(yōu)先級獲得最佳解集的情況下，科學剖析第2優(yōu)先級的目標函數(shù)，依次進行一直到達最后一級。

假設(shè)儲能功率目標動態(tài)規(guī)劃的命題如式（1）。

在對上述問題進行求解的時候，首選需要根據(jù)子目標函數(shù)的關(guān)鍵性與重要程度來進行排隊，可以先假設(shè)其次序依次為f（1），f（2），…，f（m）。之后依據(jù)對各目標函數(shù)的優(yōu)化要求獲得對應(yīng)的優(yōu)化值范圍，如此就可以把原來的復雜問題轉(zhuǎn)化成一種求解范圍條件的極值問題。

2.2 供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率儲能功率多級多目標動態(tài)優(yōu)化策略

考慮到分布式電源的負荷功率以及功率輸出的特點（即間歇性以及波動性），以及儲能電站電量約束條件一般包含上一時間階段，所以需要采用多目標動態(tài)優(yōu)化策略，其具體的優(yōu)化策略如圖1所示。

圖1 考慮供電能力的儲能功率多級多目標動態(tài)優(yōu)化策略

（1）目標層1：供電功率低限率優(yōu)化。為了達到供電高可靠性的目標，需要先對小于低限供電功率的運行時間段進行優(yōu)化，滿足基本的前提與約束條件的基礎(chǔ)上，以式（2）來對低限功率時間段i的儲能放電功率范圍進行計算。

在上式式2中：μ（Ni）代表著供電裕度區(qū)間；S（WTij），S（Dij）和S（PVij）則分別代表著i時刻 j 點的風力、大電網(wǎng)、以及光伏供電功率。

（2）目標層 2：供電功率越限率優(yōu)化。相互比較分析各個優(yōu)化時間點的最大供電功率、電站儲能剩余的電量以及電安全裕度區(qū)間，同時對其儲能電站的充電與放電狀態(tài)進行剖析，儲能電站的充電與放電策略具體如下表 表1所示。

表1 儲能電站充放電策略

由表1可知，目標供電裕度的下限以及上限分別由K1，K2來表示，儲能電站電量的下限以及上限分別由Q1，Q2來表示，而O，I以及K則分別表示放電、充電以及保持。根據(jù)相關(guān)的函數(shù)計算，能夠有效確定各個優(yōu)化時間點的充電功率區(qū)間與放電功率區(qū)間，從而為功率優(yōu)化做好基礎(chǔ)準備。

（3）目標層3：供電波動性優(yōu)化。以上述公式為目標函數(shù)，考慮相關(guān)的供電波動性，對其充放電功率區(qū)間作進一步優(yōu)化。

（4）儲能功率動態(tài)優(yōu)化。對當下儲能的荷電量SOC進行分析，同時結(jié)合下一時間段的輸出功率區(qū)間，來確認一下有沒有滿足SOC相關(guān)的約束條件，深度優(yōu)化i時間段的SOC電量，結(jié)合i+1時間段（即i時刻下一時間段）的儲能充放電功率，綜合分析科學計算確定i時間段的儲能放電功率。

2.3 利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化配電網(wǎng)儲能功率降低頻繁停電概率

可以借助大數(shù)據(jù)分析來有效控制頻繁停電的現(xiàn)象，優(yōu)化配電網(wǎng)儲能功率。經(jīng)過建立相應(yīng)的設(shè)備狀況信息數(shù)據(jù)庫，把有關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，使用矩陣分析法對這些設(shè)備狀況進行預評估，然后根據(jù)獲得的預評估數(shù)據(jù)針對性地進行修理、巡視以及替換等操作，從而有效減少有關(guān)設(shè)備發(fā)生故障的情況，降低頻繁停電的概率。需要錄入數(shù)據(jù)庫的設(shè)備信息有很多，主要包括以下幾種：設(shè)備生產(chǎn)年份、生產(chǎn)廠家、檢修信息、故障率、投運年限以及平均運行壽命等等。

3 結(jié)語

本篇文章針對動態(tài)優(yōu)化供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率的相關(guān)內(nèi)容為大家作了詳細的講解，如其多級多目標動態(tài)優(yōu)化的目標問題處理、目標重要性排序、最優(yōu)方案分析等等，其動態(tài)優(yōu)化策略主要是以下四大優(yōu)化方向：供電功率低限率優(yōu)化、儲能功率動態(tài)優(yōu)化、供電功率低限率優(yōu)化以及供電波動性優(yōu)化。其具有更簡單清晰操作方式，也考慮了各種約束條件從而能夠有效獲得準確的優(yōu)化效果，具有重要的借鑒意義。

[1]劉一兵，吳文傳，張伯明，等. 基于混合整數(shù)二階錐規(guī)劃的主動配電網(wǎng)有功—無功協(xié)調(diào)多時段優(yōu)化運行[J]. 中國電機工程學報，2014（16）：2575-2583.

Dynamic optimization of energy storage power for distribution network with power supply capability

Gao Yi
（State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd., Xiamen Power Supply Company, Xiamen 361000, China）

In order to achieve the goal of high reliability, the need for storage of power distribution network to enhance the ability of power optimization. Considering China’s major areas are beginning to use distributed power, and has its own characteristics of intermittent and volatility, need to adopt the multi-objective dynamic optimization strategy. The topic has become China's the urgent problem of the present stage now. The paper expounds the related content.

power supply capacity; power distribution network energy storage; power dynamic optimization

高藝（1985— ），女，福建龍海，本科，工程師；研究方向：配網(wǎng)供電能力。