分布式電源電網(wǎng)調(diào)度策略研究

吳克剛

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)境污染的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，為了解決并應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，分布式的電源已經(jīng)發(fā)展為電力系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的一種補(bǔ)充。然而分布式的電源已經(jīng)進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，隨之電網(wǎng)調(diào)度的管理難度逐漸增加。鑒于此，本文將對(duì)分布式電源電網(wǎng)的調(diào)度策略進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：分布式電源；電網(wǎng)調(diào)度；策略

能源是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，還是保障國(guó)家安全的重要措施。在化石能源逐漸枯竭以及環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出的背景下，可再生能源已經(jīng)發(fā)展為人類對(duì)能源危機(jī)以及環(huán)境污染進(jìn)行應(yīng)對(duì)的手段。就分布式電源來(lái)說(shuō)，主要運(yùn)用的是風(fēng)能、燃料電池、沼氣等多種可再生能源。因?yàn)榉植际降碾娫纯梢暂^好地應(yīng)用清潔和可再生能源，有助于節(jié)能減排目標(biāo)的達(dá)成，同時(shí)，還能進(jìn)行集中發(fā)電。然而分布式電源的波動(dòng)性會(huì)直接影響地區(qū)電網(wǎng)，所以對(duì)于其電源電網(wǎng)的調(diào)度策略的研究勢(shì)在必行。

一、分布式的電源電網(wǎng)在調(diào)度中的策略分析

（一）虛擬電廠基礎(chǔ)上的調(diào)度策略

虛擬電廠，簡(jiǎn)稱為VPP，主要指的是借助新的控制和計(jì)量與通信技術(shù)把分布式的電源和儲(chǔ)能設(shè)備與可控負(fù)荷等，經(jīng)過(guò)高層軟件的架構(gòu)進(jìn)行整合并協(xié)調(diào)，然而并不對(duì)分布式的電源并網(wǎng)方式進(jìn)行改變。因?yàn)閂PP并不需要改造電網(wǎng)就可以對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，因此，可以減小市場(chǎng)中分布式電源孤獨(dú)運(yùn)行的失衡風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行整體效益的提高。想要達(dá)到為了系統(tǒng)性的協(xié)調(diào)目標(biāo)，其將多種分布式的電源和至少1座的傳統(tǒng)發(fā)電站進(jìn)行組合，進(jìn)而對(duì)分布式的電源波動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行控制，VPP控制結(jié)構(gòu)主要涉及到集中控制的方式與分散式的控制方式。集中控制方式下，VPP的控制中心掌握著范圍內(nèi)所有分布式發(fā)電或用電單元的完整信息，并通過(guò)通信技術(shù)對(duì)所有分布式單元進(jìn)行完全控制，VPP的所有方案均由其制定；分散控制方式下，VPP的控制中心簡(jiǎn)化為數(shù)據(jù)交換與處理中心，只是簡(jiǎn)單提供有關(guān)數(shù)據(jù)信息，分散式的決策權(quán)向分布式電源下方，信息交換在代理技術(shù)基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)。在VPP當(dāng)中，涉及商業(yè)運(yùn)行與技術(shù)運(yùn)行。商業(yè)模塊主要著手于用戶所需和負(fù)荷預(yù)測(cè)與發(fā)電潛力的預(yù)測(cè)，以最好的經(jīng)濟(jì)效益作為目標(biāo)對(duì)發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行制定，還要參與到市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)當(dāng)中。技術(shù)模塊要著手于系統(tǒng)管理的層面，通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行整合，并對(duì)發(fā)電計(jì)劃表進(jìn)行確定，以便更好地將服務(wù)提供給系統(tǒng)。

（二）選擇分布式電源的電網(wǎng)調(diào)度模式

以往的電網(wǎng)調(diào)度的模式是根據(jù)大量的歷史數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)負(fù)荷的改變，在控制電源的出力過(guò)程中與負(fù)荷相滿足。因?yàn)橐酝娋W(wǎng)當(dāng)中具有電源可控，對(duì)電源輸出的控制就能夠符合系統(tǒng)在運(yùn)行中的要求。然而隨著多樣化的分布式電源的逐漸滲透，其電網(wǎng)能量的流動(dòng)已經(jīng)不只是單向運(yùn)輸，更多的是呈現(xiàn)出明顯的輸電網(wǎng)特性，加之，分布式的電源間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)與負(fù)荷當(dāng)中的電動(dòng)汽車，還有智能化的家用電器，以往電網(wǎng)的調(diào)度模式不能與系統(tǒng)要求之間相互滿足。這一模式下，互動(dòng)性的聯(lián)合調(diào)度的模式是與新型的電網(wǎng)需求之間相互適應(yīng)的必然選擇。該調(diào)度模式的基礎(chǔ)是信息交互，經(jīng)過(guò)電網(wǎng)和電源與負(fù)荷進(jìn)行雙向傳遞，讓負(fù)荷和分布式的電源能夠被可控，確保電能在傳輸過(guò)程中的平衡性。

（三）在多代理技術(shù)基礎(chǔ)上的調(diào)度策略

就多代理技術(shù)而言，簡(jiǎn)稱為MAS技術(shù)，主要指的是將總體任務(wù)劃分為多個(gè)不同的任務(wù)，最終由不同的子系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立構(gòu)成。電網(wǎng)多代理的技術(shù)應(yīng)用能夠讓能量的調(diào)度控制權(quán)得以分散，主要有分布式的電源，其區(qū)域網(wǎng)絡(luò)同樣具有自我控制能力以及調(diào)節(jié)管理的能力，這樣一來(lái)，能夠確保電網(wǎng)運(yùn)行的整體高效性。這一多代理技術(shù)基礎(chǔ)上的電網(wǎng)調(diào)度的體系，頂層是指電網(wǎng)能量的管理中心代理，簡(jiǎn)稱為ADN，在中間區(qū)域存在，這是區(qū)域電網(wǎng)的控制中心所代理的，稱之為RDN，其底層屬于各單元的代理。就ADN來(lái)說(shuō)，不只接受RDN在運(yùn)行中的信息，同時(shí)，還需要按照負(fù)荷預(yù)測(cè)與電網(wǎng)運(yùn)行的約束條件，優(yōu)化協(xié)調(diào)RDN調(diào)度的計(jì)劃。RDN按照本區(qū)域的天氣預(yù)測(cè)對(duì)分布式的電源出力，將最大化的電網(wǎng)效益作為目標(biāo)，并對(duì)電源出力和功率的交換計(jì)劃進(jìn)行制定，對(duì)ADN進(jìn)行上報(bào)的過(guò)程中接受ADN調(diào)度指令。不同單元的代理主要包括分布式的電源和儲(chǔ)能設(shè)備與可控負(fù)荷等，不斷進(jìn)行自我管理，同時(shí)還能接受上層RDN調(diào)控。

二、分布式電源的政策支持以及安塞地區(qū)分布式的電源優(yōu)勢(shì)

（一）安塞地區(qū)的分布式能源優(yōu)勢(shì)

就安塞而言，這是我國(guó)陜西省的北部和黃土高原的中部以及鄂爾多斯盆地周邊的的一個(gè)地區(qū)，具有非常凸顯的丘陵溝壑，該地形地貌和地理位置具備較多的分布式的發(fā)電資源。例如處于王家灣風(fēng)電場(chǎng)，其測(cè)風(fēng)塔的50～70m高的位置處所測(cè)得的平均風(fēng)速是5.9～6.0m/s，將其換算成年均風(fēng)功率的密度是190.3-200.6W/m2，是1級(jí)上限與2級(jí)風(fēng)功率相接近的密度等級(jí)。風(fēng)能密度在南向分布，和主導(dǎo)風(fēng)向之間相互一致；其次級(jí)風(fēng)向?qū)儆谖鞅狈较颍l率是10.7%。因?yàn)轱L(fēng)向比較明確，年等效的滿負(fù)荷的發(fā)電小時(shí)達(dá)到1790h，有助于風(fēng)能發(fā)電。對(duì)于太陽(yáng)能的應(yīng)用，安塞年的日照時(shí)數(shù)是2395.6h，同時(shí)，日照的百分率是54%，一年內(nèi)的無(wú)霜期是157d，被稱之為是“小日光城”，有助于光伏發(fā)電的項(xiàng)目發(fā)展。風(fēng)能發(fā)電方面的投資以及規(guī)模較大，可以適合我國(guó)進(jìn)行統(tǒng)一投資和統(tǒng)一建設(shè)以及管理。光伏發(fā)電的資源比較分散，能夠充分地應(yīng)用屋頂和空地設(shè)置的光伏發(fā)電裝置，選擇政府主導(dǎo)和市場(chǎng)化的運(yùn)作之間相互結(jié)合的方式進(jìn)行發(fā)展以及建設(shè)。

（二）分布式能源發(fā)展的政策背景

現(xiàn)階段，國(guó)家政府加強(qiáng)了對(duì)于分布式能源支持的力度，在2013年的時(shí)候，國(guó)家國(guó)務(wù)院對(duì)《促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》進(jìn)行了發(fā)布，國(guó)發(fā)〔2013〕24號(hào)，之后，發(fā)改委又對(duì)《分布式發(fā)電管理暫行辦法》進(jìn)行了引發(fā)，發(fā)改能源字號(hào)為〔2013〕1381號(hào)，11月的時(shí)候，我國(guó)能源局對(duì)《關(guān)于分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目管理暫行辦法》進(jìn)行了發(fā)布，國(guó)能新能〔2013〕433號(hào)。《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃（2011-2015）》和《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，并對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)能等能源的分布式發(fā)展，還有應(yīng)用提出了準(zhǔn)確的技術(shù)路線圖。該政策對(duì)于分布式能源建設(shè)的發(fā)展以及運(yùn)行管理有新的要求，并提出了明確的指導(dǎo)以及辦法，能夠很好地調(diào)整我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)新能源的發(fā)展。與此同時(shí)，我國(guó)與地方對(duì)于新能源的網(wǎng)電價(jià)進(jìn)行了一定的優(yōu)惠以及補(bǔ)貼，很好地促進(jìn)了分布式能源發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在分布式電源廣泛應(yīng)用的背景下，能源危機(jī)得到了很好地環(huán)節(jié)，同時(shí)，還會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的安全性與穩(wěn)定性造成影響，所以，調(diào)度策略制定的科學(xué)性和合理性非常重要。在本次研究中，考慮到分布式的電源特性，分析了電網(wǎng)調(diào)度的模式選擇和多代理的技術(shù)以及虛擬的電廠技術(shù)，但是分布式的電源電網(wǎng)的調(diào)度策略仍屬于發(fā)展中的一種技術(shù)，還需要不斷完善和優(yōu)化。

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