可再生能源電力系統負荷平衡化分散調度方法分析

項曉雷 于倩

江蘇核電有限公司 江蘇連云港 222042

1 電力系統負荷平衡化結構

電力系統運行時，負荷會分散在電力系統中。當可再生能源接入系統后，將會對負荷的平衡造成影響，導致電力系統的運行效率下降，為系統帶來較大的負擔。因此，保障電力系統負荷平衡非常重要，可以有效地提高系統運行的穩定性。通常情況下，負荷平衡狀態表達式如下：

通過上述表達式，可以有效地對負荷平衡狀態進行判斷，并且作為負荷平衡的調節依據，保障負荷能夠在電力系統中平衡分布。電力系統結構需要具有一定的層次性，對系統的負荷分布區域進行劃分，使負荷調度過程更加地清晰化與明確化。負荷調度需要通過分發器和調度器來實現，通過這兩個結構可以有效地進行任務分發與負荷調度，從而為電力系統負荷平衡提供重要保障[1]。電力系統負荷調度信息由Index服務模塊進行收集，可以準確地對各個區域的負荷分布情況進行統計，為負荷調度計算提供有效的數據。該模塊獲取的數據將會參與到目標函數的計算，通過計算便可以對負荷進行有效地調度，使電力系統的負荷能夠重新進入平衡狀態，保障調度過程更加地精準。

2 電力系統負荷平衡化分散調度方法

2.1 不確定性分散調度

為了有效地對電力系統負荷調度進行分析，需要建立負荷調度模型，再通過模型對電力系統負荷調度進行研究，這樣可以對電力系統的負荷分布進行簡化，從而更加準確地對負荷調度問題進行分析。電力系統負荷分散具有不確定性，假設電力系統中的風不確定性因素為j，對系統的作用時間為t，則風不確定因素的影響模型如下：

假設負荷為m，對系統的作用時間為t，負荷調度模型可表示如下：

將上述式子結合起來，便可以作為不確定分散調度的目標函數。通過目標函數可以有效地對電力系統中的負荷進行調度，降低不確定性因素對負荷調度的影響，保障負荷在調度后能夠處于平衡狀態。

2.2 備用分散協調調度

備用分散協調調度由2種調度方式組成，即上級調度和下級調度。前者用來對共享變量進行處理，保障負荷信息能夠在調度過程中進行有效地傳遞，實時進行信息共享。后者起到協調優化的作用，對不同區域的負荷分布進行分析與整理，通過目標函數實現負荷平衡分配。備用分散協調調度分為兩個層次，第一層用來對目標函數進行優化，通過收斂閾值的求取來確定協調優化方案，為協調優化過程提供理論支撐。第二層可以獲得第一層的分析結果，在此基礎上引入協調優化乘子項，對目標函數進行進一步的優化，使負荷在電力系統中的分散更加地平衡。

3 實驗仿真證明

3.1 備用需求下調度結果分析

基于Matlab軟件對電力系統負荷平衡化分散調度進行建模。電力系統停運率與備用需求為線性關系，并且后者會隨著前者的增加而增加。對系統參數進行設定，使系統負荷處于收斂狀態，在2500s時給系統一個干擾值，這時系統將會發生躍遷并且產生兩個終值。在負荷平衡化分散調度的影響下，電力系統負荷將會被重新分布，逐漸使系統負荷處于平衡狀態。通過仿真結果可以看出，電力系統受到外界擾動后，負荷平衡狀態被打破，此時需要對負荷重新進行分散調度。經過1500s后，電力系統負荷重新恢復穩定，系統再次達到負荷平衡狀態。由此可見，備用需求下負荷調度可以起到良好的效果，能夠有效地對負荷進行分配，使其能夠達到平衡[2]。

3.2 抗干擾性能測試

電力系統對負荷變化需要具有一定的抗干擾性，這樣才能降低不確定因素對系統的擾動，使電力系統能夠穩定運行。可以通過實驗的方式對負荷調度的抗干擾性能進行測試，實驗是選取50個干擾源，即給系統設置50次干擾值，對50干擾結果進行統計，進而確定系統負荷的抗擾動性能。通過對實驗結果分析發現，50次干擾后電力系統負荷都能夠恢復到平衡狀態，并且負荷恢復平衡的時間在1000-2000s之間。由此可見，電力系統對負荷具有較強的抗干擾能力，在受到干擾后可以快速地恢復到負荷平衡狀態，表明系統具有良好的負荷平衡化分散調度水平。

3.3 風力影響負荷測試

風力作為一種可再生能源，對電力系統負荷平衡具有較大的影響，為此，基于風力對負荷的影響進行實驗測試，探究風不確定因素對負荷平衡化分散調度的影響。實驗1：風速為28m/s，實驗時間為10:10，此時負荷為3400kW。經過一段時間后，10：28再次對電力系統負荷進行檢測，此時負荷為600kW，并且已經達到負荷平衡狀態。實驗2：風速為32m/s，實驗時間為13:20，此時負荷為3200kW。經過一段時間后，10：48再次對系統負荷進行檢測，此時負荷為300kW，并且已經達到負荷平衡狀態。由此可見，實驗1達到負荷平衡時間所需時間為1080s；實驗2達到負荷平衡時間所需時間為1680s。兩次實驗結果負荷達到平衡的時間均在1000-2000s之間，說明電力系統對風力具有較強的抗擾動能力，可以有效地實現負荷平衡化分散調度過程。

4 結語

綜上所述，負荷平衡化分散調度可以有效地提高電力系統運行的穩定性，使電力系統具有良好的運行性能，可以在很大程度上降低外界因素對電力系統的影響，提高電力系統對可再生能源的利用率，從而保障電力企業能夠更好地發展。