網絡約束下的有序用電綜合決策方法

王鵬翔

（國網宿遷供電公司營銷部，江蘇 宿遷 223800）

1 有序用電的內涵和方法

1.1 核心內涵

有序用電的核心內涵是幫助解決電力供應不足的問題和現象，使有效的計劃方案能夠改善各種突發現象，進而有效解決電網的應用，維護基礎電網的電力供給，有效詮釋有序用電和保護電力用電穩定性的意義。在有序用電的多種使用方法中，需要根據不同的環境要求和人員要求進行探索，并依據合理的限流和調配方法，保證用電高峰時期人們對電力的需求，進而維護社會的穩定[1]。

1.2 優化方法

現階段，我國主要使用集中優化方法進行用電管理和調控，具體包括以下幾個方面。

1.2.1 錯峰用電

錯峰用電主要是借助規范的制度進行用戶用電時間的調控，使用戶能夠錯開上下班高峰，進行合理時間范圍內的延后或提前，改善環境內用戶用電狀況，進而依據錯峰方法緩解用電基準。

1.2.2 移峰用電

移峰用電主要是把用戶用電負荷轉化到其他時間段，調整用戶休息日和上班時間的用電情況，進而在錯開時間的基礎上，保證有序用電措施的進行。特別是將生產計劃的高峰時間和產業基礎用電低谷時間進行互換，從而實現電能負荷的有效調整。

1.2.3 避峰用電

避峰用電主要是通過規范性的分級規劃，限制各產業在高峰時期的總用電量，進而使用電量較高的產業能中斷基礎負荷。

1.2.4 輪休限電

輪休限電主要是制定有效的方法使產業能夠在限電基礎上調整上班時間，使用電量大的產業在周末進行產業工作，在正常日進行休息。

1.2.5 獎懲辦法

在用電規劃中加入供需平衡分析的獎懲辦法，實現網絡約束下的獎懲辦法，不僅有利于產業用電的合理規劃，還能在信息條件下改善基礎網絡損罰的問題[2]。

2 基于網絡約束下的數學模型構建

需要細化對產業用電操作的分析，依據數學方法進行細化調研，使有序用電操作處于科學化和數據化中，使其能夠直接展示用電損耗并制定優化方案。

2.1 構建目標函數

目標函數的建立需要考慮多維度用電調控手段補償辦法，并依據網損懲罰項構建函數：

其中，λtrans是基于錯峰時段數據的補償成本；t

i,k是基于移峰時段數據的補償成本；是基于避峰時段數據的補償成本；是基于輪休天數總數的補償成本；是基于網損狀態的懲治辦法，Nuser是使用者的用電總天數；NP是代表產業當天的時段總數，i表示單位目標用戶；k表示用戶在用電總天數內的具體某一天，t表示單位時段內的具體時段。

2.2 限制條件

節點功率的約束條件。網絡數據的基本構成受核心的平衡約束限制，平衡條件如下：

平衡條件中，等式左邊的三項分別為單位節點所支出的功率總和、單位節點的總負荷、目標區域的總發電功率。其中，o、p分別為節點所在線路兩端的編號；φ0為該線路和節點o所在線路節點的集合，ψ0為該線路和節點o所在線路的總負荷集合，r0為該線路和總發電機的節點集合；為目標線路l中所屬的某一天k，其所在具體時段t從節點所在線路一端流向另一端，且另一端節點p具有功能性的有功潮流。

錯峰時段約束：

核心意義是錯峰內用戶用電量的總數，且該數據具有唯一性。

移峰時段約束：

避峰時段約束：

其中，Ci,max使基于單位用戶i的最大承受級數；是變量0～1。當u=0時，表示用戶不會參加避峰；當u=1時，表示該用戶i能承受避峰約束，且其最大承受級數Ci,k在1～Ci,max內進行波動。

輪休天數約束：

其中，Di表示使用者某周內i的工作天數，且輪休天數較其他約束條件相對固定，通常取值為5。

2.3 模型求解

模型求解核心基于對時間和空間維度的基礎定義，并需要考慮過程中整合數字之間的規劃問題，盡可能保證模型參數符合實際操作。因此，需要著重注意以下幾個方面。

2.3.1 最大承受約束

有序用電的主要矛盾是處理用電高峰時期的電力規劃問題，因此需要考慮發電機在約束條件中的最大承受約束力度，進而保證線路在有序用電操作中的潮流約束能發揮關鍵作用。

2.3.2 考慮條件

由于發動機的最大承受約束力度在用電高峰時期發揮作用，因此只需要注重其高峰期各函數數值的帶入求解。在模型帶入中，需要考慮模型的可行性，特別是需要定義有序用電的潮流約束功能，并根據定義內容進行時段推算。如果計算的數值沒有與其相對應的時刻進行定義，那么需要根據發動機的核心安全運行進行考量，進一步進行約束篩選。

2.3.3 分析驗證

如果在操作過程中發現用電高峰情況不滿足各約束條件的定義，那么需要根據線路的安全參數進行考量，并降低安全數因子后進行模型的重新定義。因此，可以通過對Matlab軟件進行Vaadin的軟件優化模型求解，根據約束條件的內涵，使用不同的策略進行深化求解，如在10%的缺口數段需要對時間和安全系數因子進行探索。如圖1所示，它的核心內涵是隨著安全因數的增大，各項目的時間優化，進而保證模型的求解時間處于科學狀態。隨著安全因子基數的擴大，會將3 734.0 s的時間縮短為235.9 s，有利于基礎模型的重新定義和求解，進而提升工作效率達15倍左右。

圖1 約束條件作用下的不同安全系數因子的模型求解

3 算例分析

算例分析的內涵是通過分析與調研用戶i的用電情況和形態負荷，基于實際操作難度，依據8種典型負荷曲線，進行各種調控方案內涵的探索手段的分析。依據不同的用戶用電進行詳細調查，其核心數據的功能表現為：優先使用錯峰的用電方法調控，有利于調控手段的深化和拓展[3]；若實際情況和條件不滿足錯峰條件，可以采用移峰時段約束方法進行拓展；最后考慮避峰時段約束和輪休時段約束的有序用電作用，因為其不利于單位用電總量的持續供給。具體地，可以實際參考各方法的優勢和劣勢，通過以下三個方面進行優化和改進。

3.1 電源性缺電

當電力企業電源線缺電時，可以參考各函數約束條件進行有效的用電量修正，進而保證能在避峰約束條件下進行電源線缺電緩解。

3.2 電網性缺電

相關企業需要對電網的環網阻塞情況進行分析，并在線路中考慮各方法的約束條件內涵，結合實際環境情況分析，消除阻塞。同時，需要整改和匹配用電高峰的線路問題，保證線路能在約束條件中完善和修改。

3.3 構建基礎系統

系統的功能構建可基于有序用電系統構建框架的功能形式進行探索，并嚴格注意主系統功能的拓展，及時注意系統物理基礎構架中系統和用戶的關系，使客戶能依據電網的節點功能構建適合智能管理的代理結構，將有序用電的內涵拓展至數字化和智能化系統框架中[4]，再結合信息框架中各部門的基礎職能，構建一個可適用于電網功能的多功能、智能化、功能化、靈動化的信息交換體系。

4 結 論

高效的用電約束手段有利于網絡約束用電，并在過程中優化電力的調配，促成空間條件和時間條件共同作用下的調控方法。不僅有利于電力設備的有效運行，還有利于各產業的電力資源優化，拓展了有序用電的核心作用，為電網的順利運行提供了有效建議。