關(guān)于電網(wǎng)分配中供電需求規(guī)劃的探究

朱嬋　張清平

摘 要：眾所周知，在電力系統(tǒng)進行電網(wǎng)分配的過程中，都是通過分析電力系統(tǒng)消耗的負載功率來規(guī)劃供電需求的，并且全面探討供電需求規(guī)劃在電力系統(tǒng)在線和離線兩種狀態(tài)下的具體情況，在此基礎(chǔ)上制訂出科學(xué)、合理的電網(wǎng)分配方案。簡要分析了電網(wǎng)分配中供電需求規(guī)劃的相關(guān)內(nèi)容，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：供電需求規(guī)劃；電網(wǎng)分配；電力系統(tǒng)；智能電網(wǎng)

中圖分類號：TM715 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.117

1 智能電網(wǎng)的概述

智能電網(wǎng)主要是為了提升電網(wǎng)運行的靈活性、穩(wěn)定性和可靠性，利用先進的信息通信技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)使電網(wǎng)擁有智能化和自動化的功能，進而在智能電網(wǎng)系統(tǒng)的控制下，將一些可再生資源、儲電站電力資源和發(fā)電機的供電資源等各種類型的資源有效整合起來。近年來，隨著自動化技術(shù)、信息通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計量技術(shù)、儲存技術(shù)與分布式發(fā)電技術(shù)等各項技術(shù)的不斷創(chuàng)新應(yīng)用，智能化電網(wǎng)的發(fā)展有了重大的突破，而且還可以利用計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)電力資源的操作者與使用者之間的實時智能化通訊交流。

電網(wǎng)供電的分配工作是需要建立在電力系統(tǒng)負載需求的基礎(chǔ)上完成的，而電網(wǎng)分配的合理性對電網(wǎng)供電質(zhì)量有直接的影響，合理性越高，供電質(zhì)量就越高，而且電力系統(tǒng)操作的合理性也能夠提升電網(wǎng)的供電質(zhì)量。因此，在智能電網(wǎng)的設(shè)計和建設(shè)過程中，需要滿足電網(wǎng)分配的建設(shè)要求和目標(biāo)，通過對電力資源的合理分配來解決用電高峰期的緊張狀況，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)的合理分配，提高電力供給質(zhì)量。

2 優(yōu)化供電需求規(guī)劃的思路

在電網(wǎng)分配中，供電需求規(guī)劃優(yōu)化思路是，按照不同電力需求的基本信息合理分配電力，主要就是對負載的需求管理。在管理電力負載需求時，并不會降低電力能源的總量消耗。很多情況下，降低電力負載的消耗就是在電力的高峰使用階段到非高峰使用階段的間隔時間段內(nèi)進行的。通過將這種超負荷的電力運行周期的規(guī)避可以舒緩整個電力運行周期內(nèi)的電力需求，降低因為持續(xù)的供電需求比負載界限低而導(dǎo)致電壓波動的不穩(wěn)定，從而保證電網(wǎng)的運行安全。

在電網(wǎng)分配中，采用供電需求規(guī)劃就是要建立一個供電需求的規(guī)劃模型，解決電力的基本控制和電網(wǎng)運營的優(yōu)化。通過智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)計量裝置可以實現(xiàn)電力消費者與電力運營者之間的通訊交流。電網(wǎng)的主要運營員可以遠程控制電力消費者的電器設(shè)備，而不同的電力消費者還可以通過這個電力運營控制設(shè)備傳輸電力需求和請求，不同的電力需求有不同的功率體現(xiàn)、電力彈性時間段等。對于電網(wǎng)分配運營商來說，要設(shè)計一個電力需求與分配的調(diào)度優(yōu)化策略，最大限度地降低某個時間段內(nèi)的電網(wǎng)運行成本，以滿足供電需求規(guī)劃在電網(wǎng)分配中的應(yīng)用要求。

3 供電需求規(guī)劃的應(yīng)用

供電需求規(guī)劃在電網(wǎng)分配中的應(yīng)用可以有效提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，降低電網(wǎng)運營的總成本，提高經(jīng)濟效益。在實際應(yīng)用中，電力營銷、規(guī)劃、調(diào)度等都會影響電網(wǎng)的分配，從而影響供電需求的整體規(guī)劃。電力調(diào)度的運行需要從電力生產(chǎn)調(diào)度的實際情況出發(fā)，依據(jù)具體的供電需求進行電網(wǎng)調(diào)度。

3.1 分析供電需求規(guī)劃模型的建立

從電網(wǎng)運營商的角度來看，在電網(wǎng)主要運營商處設(shè)立一個具備通信交流功能的電力控制設(shè)備，可以實現(xiàn)電力消費者與電力運營商之間的溝通。此外，控制設(shè)備還要與智能電網(wǎng)的相關(guān)電力設(shè)備連接，而智能電網(wǎng)設(shè)備連接不同消費者之間的電力需求后就可以準確獲取用戶的電力需求狀況。電力消費者可以運用自動化裝置和相應(yīng)的手動操作向電力運營商發(fā)送電力需求。

所有的電力需求工作任務(wù)都可以用數(shù)字表示，并且每個電力需求任務(wù)都有具體的時間間隔段。當(dāng)電力需求的任務(wù)激活時，就會有一個瞬時消耗的電力負載功率；當(dāng)電力需求任務(wù)激活后，會產(chǎn)生暫時的延緩性。這個電力需求要在具體時間段內(nèi)進行，而且不同的功率需求對應(yīng)不同的任務(wù)參數(shù)。

當(dāng)電力運營商的控制設(shè)備接收到每個電力智能設(shè)備的電力需求后，就要根據(jù)實際情況確定電力激活的時間，然后將信號發(fā)送給智能電力設(shè)備，再將電力傳遞到用戶的電器設(shè)備中，從而實現(xiàn)電力供給。要想實現(xiàn)電網(wǎng)分配的供電需求規(guī)劃，就是要從最低的電網(wǎng)運營成本出發(fā)。如果該供電需求模型中負載功率的需求產(chǎn)生時間、需求任務(wù)持續(xù)時間和完成截止時間都是確定的，那么，就可以進行電力需求的離線規(guī)劃，獲取電力需求的邊界條件，從而以模型的最低成本在線規(guī)劃和分析供電的功率需求。明確了電網(wǎng)系統(tǒng)的瞬時功率與時間關(guān)系后，將在某時間點的瞬時功率的消耗定義為模型的求解目標(biāo)，從而得出一個供電需求的模型規(guī)劃，實現(xiàn)電網(wǎng)的合理分配。

3.2 電力在線情況下的供電需求規(guī)劃分析

電力需求的在線規(guī)劃分析就是將需求在線問題轉(zhuǎn)化為規(guī)劃問題，這個需求規(guī)劃問題需要按照泊松的過程進行，找到符合供電需求規(guī)劃的期望函數(shù)，從而得到最佳的優(yōu)化控制的分配策略模型。

3.3 電力在離線情況下的需求規(guī)劃分析

在離線情況下，假定供電需求的規(guī)劃問題是由若干個功率需求的工作任務(wù)構(gòu)成的，每一個任務(wù)用數(shù)字n表示，將需求任務(wù)的起止時間表示為a，將需求的消耗功率表示為P，將需求任務(wù)持續(xù)的時間表示為s，將電力需求的完成截止時間表示為d，如果供電需求參數(shù)可以確定界限，那么，它就可以將這個供電需求問題通過規(guī)劃表達出來。

在電網(wǎng)調(diào)度前，需要考慮電力彈性的需求狀況，也就是說，每一個電力需求任務(wù)都要預(yù)先處理，但是，沒有規(guī)定必須連續(xù)完成，這樣就可以在完成任務(wù)的過程中根據(jù)實際情況暫停計劃，然后再繼續(xù)進行。這個不連續(xù)時間段內(nèi)的需求任務(wù)的實現(xiàn)就是要在截止時間d前完成，而需求任務(wù)的完要滿足基本的功率P的要求。這樣每一個需求任務(wù)n就會與需求任務(wù)的完成時間t形成一個函數(shù)關(guān)系，而電力需求任務(wù)不在連續(xù)時間內(nèi)工作就可以得到激勵。電力需求任務(wù)可以用函數(shù)規(guī)劃表示出來，將需求任務(wù)的時間段定義為從零初始到t，而運營商控制設(shè)備的需求規(guī)劃策略就是要在該時間范圍內(nèi)合理的規(guī)劃，找到最優(yōu)的策略實現(xiàn)運營成本的最低，將這個供電需求規(guī)劃模型轉(zhuǎn)換為策略的最優(yōu)問題，就可以找到最合理的電網(wǎng)分配方案。

4 結(jié)束語

總之，在電網(wǎng)分配過程中，供電需求規(guī)劃不僅可以有效優(yōu)化電網(wǎng)的供給質(zhì)量，還能降低電網(wǎng)中的電能損耗，進而在一定程度上為電網(wǎng)企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益，使電力系統(tǒng)中電力分配更加安全、可靠、合理。

〔編輯：白潔〕