計(jì)及需求側(cè)響應(yīng)指標(biāo)的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)排放調(diào)度

張 娟

(東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林 吉林132012)

近年來，為了能有效緩解能源危機(jī)和環(huán)境問題，可再生能源發(fā)電逐步受到關(guān)注[1-2].孤島微電網(wǎng)由于其獨(dú)立組網(wǎng)的特點(diǎn)，為高原、海島等偏遠(yuǎn)地區(qū)分散電力提供了有效的解決方法.然而，由于可再生能源出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來較大挑戰(zhàn)[3]，這使得微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度難度大大增加，而合理的調(diào)度微網(wǎng)內(nèi)資源將有助于提高微網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性.因此研究微電網(wǎng)內(nèi)源儲(chǔ)荷協(xié)調(diào)優(yōu)化意義重大.傳統(tǒng)模式下的微電網(wǎng)大多從供應(yīng)側(cè)研究能源優(yōu)化分配，然而隨著電能需求的日益增長(zhǎng)，負(fù)荷峰谷差逐漸被拉大，這使得需求側(cè)響應(yīng)得到廣泛關(guān)注[4-5].需求側(cè)響應(yīng)是指用戶根據(jù)價(jià)格信號(hào)或激勵(lì)機(jī)制做出響應(yīng)，改變其固有用電模式的行為，可分為價(jià)格型需求側(cè)響應(yīng)和激勵(lì)型需求側(cè)響應(yīng)[6].伍惠鋮等[7]針對(duì)含有多個(gè)售電商的智能住宅小區(qū)，提出了一種考慮負(fù)荷轉(zhuǎn)移和多重博弈的智能小區(qū)需求側(cè)響應(yīng)策略，算例結(jié)果驗(yàn)證了所提策略可以有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性.羅鑫等[8]為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)源-網(wǎng)-荷的綜合優(yōu)化，采用混沌煙花算法對(duì)微電網(wǎng)中需求側(cè)負(fù)荷與電源側(cè)功率進(jìn)行綜合優(yōu)化，算例結(jié)果表明此模型使得微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有所提高.陳厚合等[9]綜合考慮風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差、負(fù)荷波動(dòng)等因素，將需求側(cè)響應(yīng)與旋轉(zhuǎn)備用聯(lián)系起來建立優(yōu)化模型.劉寶林等[10]提出了一種售電收益最大化和需求側(cè)補(bǔ)償成本最小化為目標(biāo)的微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化調(diào)度策略，算例結(jié)果表明所提調(diào)度策略提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型.黃燾等[11]在考慮大電網(wǎng)分時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)上引入需求側(cè)管理，建立了含風(fēng)光燃儲(chǔ)的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，降低了用戶的購(gòu)電成本，同時(shí)也提高了用戶的舒適度.

然而到目前為止，對(duì)于需求側(cè)響應(yīng)的探討都集中于研究需求側(cè)響應(yīng)帶來的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，但是文獻(xiàn)中很少嘗試量化需求側(cè)響應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益.Dharme等[12]量化了需求側(cè)響應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，但是僅僅考慮了單個(gè)指數(shù)，對(duì)于需求側(cè)響應(yīng)的其他效益并未做出評(píng)估.因此，本文在已研究基礎(chǔ)上對(duì)含風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)以及蓄電池儲(chǔ)能組成的微電網(wǎng)作為研究對(duì)象，提出了孤島微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型.該模型綜合考慮了微電網(wǎng)直接經(jīng)濟(jì)成本、需求側(cè)響應(yīng)成本以及綜合碳排放治理成本，同時(shí)提出了量化需求側(cè)響應(yīng)的三個(gè)指標(biāo)，可用于確定特定需求側(cè)響應(yīng)對(duì)于微電網(wǎng)系統(tǒng)的可用性，同時(shí)也可以為調(diào)度人員工作提供參考依據(jù).最后采用CPLEX對(duì)所提模型分別在四種模式下進(jìn)行算例求解，驗(yàn)證了所提模型的有效性.

1 微電網(wǎng)系統(tǒng)模型

微電網(wǎng)是一個(gè)把各個(gè)分布式電源及負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備結(jié)合在一個(gè)系統(tǒng)里的小型可控電力系統(tǒng).一般的微電網(wǎng)系統(tǒng)如圖1所示，包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)以及負(fù)荷.負(fù)荷作為分布式電力系統(tǒng)中的重要組成部分，可分為可控負(fù)荷和不可控負(fù)荷，不可控負(fù)荷為一些基礎(chǔ)性用電設(shè)備，如照明用電、通信用電等，在調(diào)度時(shí)段內(nèi)優(yōu)先滿足其供電；可控負(fù)荷為一些用電時(shí)段具有一定靈活性的用電設(shè)備，如洗衣機(jī)、可定時(shí)電飯煲等，在調(diào)度時(shí)段內(nèi)采用激勵(lì)型需求響應(yīng)直接控制方式進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，并給予補(bǔ)償.本文所研究的需求側(cè)響應(yīng)模型主要是以可控制負(fù)荷為研究對(duì)象.

1.1 光伏發(fā)電模型

光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與外界的溫度Tamb和光照度R有關(guān)，關(guān)系為[13]

(1)

(2)

在公式(1)和公式(2)中：PPV，STC為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下最大功率；RSTC為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下光照度值；γ為一個(gè)系數(shù)；Tr、Ta和TNOC分別為光伏單元的參照溫度，光伏單元的實(shí)際溫度和在正常運(yùn)行條件下光伏單元的溫度.

1.2 風(fēng)力發(fā)電模型

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為風(fēng)機(jī)功率輸出的能量轉(zhuǎn)換公式為

(3)

公式中：ρ為空氣密度；R為風(fēng)機(jī)葉片的半徑；V為葉尖來風(fēng)速度；CP為風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，是葉尖速比λ與葉片槳距角θ的函數(shù)，表達(dá)式為

Cp=f(θ，λ).

(4)

葉尖速比λ定義為

(5)

公式中：Ww為風(fēng)機(jī)機(jī)械角速度(rad/s).

1.3 柴油發(fā)電機(jī)模型

柴油發(fā)電機(jī)的燃料消耗量[14]是其輸出功率的線性函數(shù)，即

F=F0×Ygen+F1×Pgen，

(6)

公式中：F為燃料消耗率；F0為截距系數(shù)；F1為斜率；Ygen為柴油發(fā)電機(jī)額定功率；Pgen為實(shí)際輸出功率.

柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率約束為

(7)

公式中：Lmin為柴油機(jī)最小負(fù)載率.

此部分中柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的碳排放CO2(Pd)可以表示為[15]

(8)

公式中：a、b和c分別為碳排放系數(shù)，它們的值分別設(shè)定為28.144 4、1.728和0.001 7.

1.4 蓄電池模型

對(duì)容量為Cb額定電壓為Ub的單體鉛酸蓄電池，假設(shè)其允許的最大放電深度為D，放電效率為μb，則每次充放電蓄電池可提供的電能為

Eb=CbUbDμb×10-3.

(9)

一般情況下，蓄電池工作電壓穩(wěn)定，工作電流控制在 0.1 CA 左右，故蓄電池的輸出功率為

Pb=CbUb×10-4.

(10)

2 基于低碳效益的微電網(wǎng)調(diào)度模型

2.1 微電網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合成本模型

微電網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合成本包括三部分：直接經(jīng)濟(jì)成本CZ、需求側(cè)響應(yīng)成本CX和綜合碳排放治理成本CP.

2.1.1 微電網(wǎng)直接經(jīng)濟(jì)成本

微電網(wǎng)的直接經(jīng)濟(jì)成本包括分布式電源運(yùn)行成本以及蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行成本兩部分.

(1)分布式電源運(yùn)行成本分析

風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)維成本相似，因?yàn)轱L(fēng)和光都是清潔能源，不計(jì)發(fā)電成本，所以風(fēng)機(jī)和光伏發(fā)電系統(tǒng)主要考慮設(shè)備維護(hù)成本，如公式(11)和公式(12)所示.柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行需要考慮其發(fā)電成本和運(yùn)維成本兩部分，其發(fā)電成本與火電機(jī)組的發(fā)電成本類似，是與其輸出功率的二次方相關(guān)；其維護(hù)成本與風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)相似，都與輸出功率正相關(guān)，如公式(13)所示.

Com-pv=Cm-pv·Ppv，t，

(11)

Com-wt=Cm-wt·Pwt，t，

(12)

(13)

公式中：Cm-pv、Cm-wt和Com-de分別為光伏發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的單位功率維護(hù)成本；Ppv，t、Pwt，t和Pde，t分別為光伏發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)在t時(shí)刻輸出的額定功率；a、b、c分別為柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)電擬合系數(shù).

(2)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行成本分析

蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本可以分成固定部分和可變部分，前者與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定容量有關(guān)，后者與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的累積發(fā)電量有關(guān)，可表示為：

Com-ess=Cm-ess·Rr-ess+Cme-ess·Ea，

(14)

公式中：Cm-ess·Rr-ess為蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)維成本的固定部分；Cm-ess、Rr-ess分別為蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位運(yùn)行維護(hù)成本和額定容量；Cme-ess·Ea為蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的可變運(yùn)維成本；Cme-ess、Ea分別為蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位運(yùn)維成本和統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的總充放電電量.

Cz=Com-pv+Com-wt+Cde+Com-ess.

(15)

2.1.2 需求側(cè)響應(yīng)成本分析

可轉(zhuǎn)移負(fù)荷主要是根據(jù)供需雙方事先簽訂好的協(xié)議，由調(diào)度中心向用戶發(fā)出信號(hào)，將用電高峰時(shí)期的某些比較靈活的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到用電低谷期或者新能源出力的高峰期，經(jīng)過用戶的響應(yīng)之后，主動(dòng)轉(zhuǎn)移部分負(fù)荷，按照協(xié)議用戶會(huì)得到一定的費(fèi)用補(bǔ)償，其補(bǔ)償費(fèi)用為

(16)

公式中：ρ為可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的補(bǔ)償系數(shù)；Lin，t為t時(shí)刻轉(zhuǎn)入的負(fù)荷量；Lout，t為t時(shí)刻轉(zhuǎn)出的負(fù)荷量.當(dāng)分布式出力大于負(fù)荷的時(shí)候，Lin，t0，Lout，t=0；當(dāng)分布式出力小于負(fù)荷的時(shí)候，Lout，t0，Lin，t=0.

2.1.3 綜合碳排放治理成本分析

柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行過程中會(huì)消耗燃料產(chǎn)生污染氣體，例如CO2、SO2、NOx等.為了統(tǒng)計(jì)并減少這些氣體的排放，就應(yīng)該減少柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，依據(jù)不同氣體對(duì)大氣污染的程度不同，從而設(shè)置單位氣體排放治理費(fèi)用，類似于罰函數(shù)的形式從而產(chǎn)生環(huán)境保護(hù)成本，表達(dá)式如下所示：

(17)

2.2 基于低碳綜合成本的微電網(wǎng)調(diào)度模型

2.2.1 微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)

微電網(wǎng)利用大量的清潔能源，促進(jìn)了用電、發(fā)電過程的低碳化，根據(jù)上文建立的微電網(wǎng)低碳綜合成本模型，調(diào)度的目標(biāo)是使低碳綜合效益最大，低碳綜合成本最小，微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)為

minC1=min(Com-pv+Com-wt+Cd2+Com-ess+CDR+Cpol).

(18)

2.2.2 微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型約束條件

功率平衡約束

PL+Pde+Ppv+Pwt+Pat+Punmet，

(19)

公式中：PL為負(fù)荷功率；Punmet為未滿足的負(fù)荷功率；Pde、Ppv、Pwt、Pbat分別為柴油發(fā)電機(jī)、光伏、風(fēng)機(jī)和蓄電池功率，其中Pbat為正表示放電，為負(fù)表示充電.

設(shè)備級(jí)約束條件

(1)風(fēng)機(jī)光伏輸出功率約束

(20)

公式中：Pwt-max為當(dāng)前風(fēng)機(jī)最大可輸出功率；Ppv-max為當(dāng)前光伏最大可輸出功率.

(2)柴油發(fā)電機(jī)功率約束

kde-minPde-rate≤Pde≤Pde-rate，

(21)

公式中：Pde-rate為柴油發(fā)電機(jī)額定功率；kde-min為柴油發(fā)電機(jī)最小功率比例系數(shù)，通?？稍O(shè)為0.3.

(3)蓄電池功率和SOC約束[16]

(22)

公式中：Smax和Smin分別為蓄電池SOC的上下限值；Pmax-charge和Pmax-discharge分別為設(shè)定的蓄電池最大充放電功率；η為蓄電池轉(zhuǎn)換效率，充電時(shí)取充電效率ηc，放電時(shí)取放電效率ηd的倒數(shù)1/ηd；Rbat為蓄電池總?cè)萘?；Δt為時(shí)間步長(zhǎng).

系統(tǒng)規(guī)劃約束條件

(1)可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的限值約束為

(23)

(24)

(25)

(2)未滿足負(fù)荷率約束

(26)

公式中：funmet為未滿足負(fù)荷比例，可用于表征離網(wǎng)型微電網(wǎng)的供電可靠性.離網(wǎng)型微電網(wǎng)未與大電網(wǎng)相連，其負(fù)荷需求全部由系統(tǒng)自身獨(dú)立供應(yīng).在進(jìn)行優(yōu)化配置時(shí)，未滿足負(fù)荷比例通常小于一定的限值f1.

(3)碳排放約束

為了嚴(yán)格控制碳排放量，減少溫室氣體的排放，碳排放需要低于碳排的最大值CO2max，即

CO2(Pd)≤CO2max.

(27)

2.3 需求側(cè)響應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)

電力需求側(cè)響應(yīng)是通過改變用戶用電方式、提高終端用電效率等手段對(duì)終端電能使用進(jìn)行控制，在滿足用戶電能使用效用的同時(shí)降低電力消耗.微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的主要目標(biāo)是消減高峰負(fù)荷同時(shí)提高新能源消納率.因此可以提出三個(gè)指標(biāo)來量化需求側(cè)響應(yīng)結(jié)果.

(1)峰值消減指數(shù)

需求側(cè)管理如果合理規(guī)劃，可以減少一些高峰時(shí)段負(fù)荷，從而減輕操作員的壓力.峰值消減指數(shù)可表示為

(28)

公式中：LFDSM是考慮需求側(cè)響應(yīng)時(shí)的電網(wǎng)負(fù)載系數(shù)，LFWDSM是在沒有計(jì)及需求響應(yīng)的情況下運(yùn)行的電網(wǎng)負(fù)載系數(shù).如果需求側(cè)管理成功削減了在高峰時(shí)段的負(fù)載，峰值功率削減指數(shù)會(huì)增大.

(29)

(30)

(2)可再生能源消納率

需求側(cè)管理如果合理規(guī)劃，可以在可再生能源出力峰值時(shí)刻多轉(zhuǎn)移一些負(fù)荷來消納風(fēng)光等能源，所以可再在能源的消納率應(yīng)該會(huì)增加.可再生能源消納率指數(shù)Mrei可表示為

(31)

公式中：Pgr為由可再生能源提供的有功功率；Pgt為所有微源提供的有功功率.

(3)用戶舒適度

用戶各時(shí)段的用電量同用戶的舒適度密切相關(guān)，一般來講，考慮到用戶對(duì)電價(jià)的自適應(yīng)性，可以認(rèn)為，在相對(duì)穩(wěn)定的電價(jià)水平下，用戶將會(huì)自主選擇其舒適度最大的用電方式.需求側(cè)響應(yīng)的投入會(huì)改變系統(tǒng)中負(fù)荷結(jié)構(gòu)，使用戶舒適度降低.因此用戶舒適度也是需求側(cè)響應(yīng)的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其可表示為

(32)

3 算例分析

3.1 算例設(shè)置

以某孤島微網(wǎng)為例，該微網(wǎng)內(nèi)有2臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)160 kW，蓄電池容量為800 kW，風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量為350 kW，光伏裝機(jī)容量為250 kW.柴油發(fā)電機(jī)和可再生能源的功率限值如表1所示；污染物對(duì)應(yīng)環(huán)境價(jià)值如表2所示.儲(chǔ)能電池SOC初始值為0.4，最大值為0.9，最小值為0.2.蓄電池充電效率為1，放電效率為0.96.其中表1為風(fēng)機(jī)、光伏和柴油發(fā)電機(jī)參數(shù)，表2為污染物對(duì)應(yīng)環(huán)境價(jià)值[17].在此微電網(wǎng)配置下，本節(jié)以微電網(wǎng)直接經(jīng)濟(jì)成本、需求側(cè)響應(yīng)成本以及綜合碳排放治理成本為目標(biāo)函數(shù)，考慮功率平衡約束、設(shè)備約束以及系統(tǒng)規(guī)劃約束條件對(duì)此微電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，并通過峰值消減指數(shù)、可再生能源消納率以及用戶舒適度三個(gè)需求側(cè)響應(yīng)指標(biāo)來量化需求側(cè)響應(yīng)效益.

表1 風(fēng)機(jī)、光伏和柴油發(fā)電機(jī)參數(shù)

表2 污染物對(duì)應(yīng)環(huán)境價(jià)值

3.2 仿真結(jié)果分析

區(qū)域光伏功率、風(fēng)電功率以及負(fù)荷的預(yù)測(cè)值，如圖2所示.系統(tǒng)負(fù)荷、新能源總出力以及凈負(fù)荷對(duì)比情況，如圖3所示.凈負(fù)荷表示的是WT、PV滿足負(fù)荷后的剩余功率.從圖2可以看出新能源出力與用電負(fù)荷的時(shí)序性并不一致.0時(shí)到下午4時(shí)系統(tǒng)中存在過剩功率，而在4時(shí)之后又出現(xiàn)功率不足的現(xiàn)象.為了保證該地區(qū)的供電可靠性，同時(shí)最大程度的利用本地風(fēng)光等可再生能源，需要通過增加儲(chǔ)能裝置或者實(shí)施需求側(cè)響應(yīng)措施.為了研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和需求側(cè)響應(yīng)在微電網(wǎng)中削峰填谷能力和可再生能源消納率的影響，分別設(shè)計(jì)了4個(gè)情景進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化分析：

情景一：系統(tǒng)中不含儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng).

情景二：系統(tǒng)中只含儲(chǔ)能裝置.

情景二：系統(tǒng)只考慮需求側(cè)響應(yīng).

情景四：系統(tǒng)中同時(shí)采用儲(chǔ)能裝置和需求側(cè)響應(yīng)，兩者聯(lián)合運(yùn)行.

圖2 光伏風(fēng)電以及負(fù)荷的預(yù)測(cè)值 圖3 各種負(fù)荷對(duì)比情況

3.2.1 情景1調(diào)度結(jié)果分析

場(chǎng)景一中各微電源出力情況如圖4所示；從圖4可以看出，下午4時(shí)之后盡管柴油發(fā)電機(jī)以最大功率供負(fù)荷，系統(tǒng)中仍存在大量負(fù)荷未得到滿足.運(yùn)行成本為7 949.7元，碳排放治理成本為998.5元，峰值功率消減指數(shù)為0.524，新能源消納率為77.6%，由于未進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，用戶舒適度為1，未滿足負(fù)荷占比為14.6%.

圖4 場(chǎng)景一各微電源出力情況圖 圖5 場(chǎng)景二各微電源出力情況

3.2.2 場(chǎng)景2調(diào)度結(jié)果分析

場(chǎng)景二中各微電源出力情況如圖5所示；加入蓄電池之后蓄電池充放電功率如圖6所示.從圖5可以看出在凈負(fù)荷為負(fù)的時(shí)刻仍有部分未滿足的負(fù)荷.從圖6可以看出在凈負(fù)荷為正時(shí)，多余的功率對(duì)蓄電池充電而在凈負(fù)荷為負(fù)時(shí)蓄電池放電.與情景一相比，由于加入蓄電池儲(chǔ)能運(yùn)行成本增加為7 536.4元，新能源消納率增加為81.2%，未滿足負(fù)荷占比降低為3.4%，碳排放治理成本為849.5元；由于未進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，峰值功率消減指數(shù)為0.628，用戶舒適度仍為1.

圖6 蓄電池充放電功率圖7 場(chǎng)景三各微電源出力情況

3.2.3 場(chǎng)景3調(diào)度結(jié)果分析

場(chǎng)景三中各微電源出力情況如圖7所示；需求側(cè)響應(yīng)前后負(fù)荷對(duì)比情況如圖8所示；負(fù)荷轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出情況如圖9所示.從圖7可以看出在凈負(fù)荷為負(fù)的時(shí)刻仍有部分未滿足的負(fù)荷.與情景一相比，由于增加了需求側(cè)響應(yīng)措施，運(yùn)行成本增加為7 754.9元，碳排放治理成本為734.5元，新能源消納率增加為84.7%，未滿足負(fù)荷占比降低為4.1%；由于進(jìn)行了負(fù)荷轉(zhuǎn)移，峰值功率消減指數(shù)增加為0.634，用戶舒適度降低為0.684.

圖8 需求側(cè)響應(yīng)前后負(fù)荷對(duì)比情況圖9 負(fù)荷轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出情況

3.2.4 場(chǎng)景4調(diào)度結(jié)果分析

場(chǎng)景四各微電源出力情況如圖10所示；加入蓄電池之后蓄電池充放電功率如圖11所示；需求側(cè)響應(yīng)前后負(fù)荷對(duì)比情況如圖12所示；負(fù)荷轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出情況如圖13所示.從圖10可以看出系統(tǒng)中沒有未滿足的負(fù)荷.從圖11可以看出在凈負(fù)荷為正時(shí)，多余的功率對(duì)蓄電池充電而在凈負(fù)荷為負(fù)時(shí)蓄電池放電.由于同時(shí)增加了蓄電池儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)措施，較情景二和情景三，運(yùn)行成本降低為6 985.6元，新能源消納率為93%，系統(tǒng)中未滿足負(fù)荷為0，碳排放治理成本為649.8元；較情景三負(fù)荷峰值功率消減指數(shù)增加為0.812，較情景三相比，由于負(fù)荷轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出時(shí)間段減少，因此用戶滿意度增加為0.896.

表3 四種模式下的各個(gè)參數(shù)值

圖10 場(chǎng)景四各微電源出力情況圖11 蓄電池充放電功率圖12 需求側(cè)響應(yīng)前后負(fù)荷對(duì)比情況圖13 負(fù)荷轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出情況

4 結(jié) 論

本文考慮需求側(cè)響應(yīng)，構(gòu)建了包含儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)“源-儲(chǔ)-荷”優(yōu)化模型，同時(shí)設(shè)置了兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來評(píng)估需求側(cè)響應(yīng)效益.為了驗(yàn)證儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)的作用，設(shè)立了4種情景，通過對(duì)比分析進(jìn)行驗(yàn)證.結(jié)果表明：

(1)儲(chǔ)能系統(tǒng)將可再生能源消納率從77.6%提高到81.2%，同時(shí)降低了系統(tǒng)中未滿足負(fù)荷占比，提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)用戶用電的可靠性.

(2)需求側(cè)響應(yīng)的引入也能夠在一定程度上降低未滿足負(fù)荷占比，同時(shí)可以改變負(fù)荷結(jié)構(gòu)，使負(fù)荷曲線在時(shí)序上更加貼近新能源發(fā)電曲線，從而將可再生能源消納率從81.2%提高到84.7%.

(3)同時(shí)引入儲(chǔ)能系統(tǒng)和需求側(cè)響應(yīng)可以使二者對(duì)提高可再生能源消納率的作用更為明顯，即將該數(shù)值從84.7%提高到93.7%，比二者單獨(dú)作用時(shí)的效果更佳，同時(shí)降低微電網(wǎng)內(nèi)未滿足負(fù)荷為0，增加了微電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性.