可再生能源電力系統(tǒng)負荷平衡化分散調(diào)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(tǒng)負荷平衡化結(jié)構(gòu)

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

通過上述表達式，可以有效地對負荷平衡狀態(tài)進行判斷，并且作為負荷平衡的調(diào)節(jié)依據(jù)，保障負荷能夠在電力系統(tǒng)中平衡分布。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要具有一定的層次性，對系統(tǒng)的負荷分布區(qū)域進行劃分，使負荷調(diào)度過程更加地清晰化與明確化。負荷調(diào)度需要通過分發(fā)器和調(diào)度器來實現(xiàn)，通過這兩個結(jié)構(gòu)可以有效地進行任務(wù)分發(fā)與負荷調(diào)度，從而為電力系統(tǒng)負荷平衡提供重要保障[1]。電力系統(tǒng)負荷調(diào)度信息由Index服務(wù)模塊進行收集，可以準確地對各個區(qū)域的負荷分布情況進行統(tǒng)計，為負荷調(diào)度計算提供有效的數(shù)據(jù)。該模塊獲取的數(shù)據(jù)將會參與到目標函數(shù)的計算，通過計算便可以對負荷進行有效地調(diào)度，使電力系統(tǒng)的負荷能夠重新進入平衡狀態(tài)，保障調(diào)度過程更加地精準。

2 電力系統(tǒng)負荷平衡化分散調(diào)度方法

2.1 不確定性分散調(diào)度

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

假設(shè)負荷為m，對系統(tǒng)的作用時間為t，負荷調(diào)度模型可表示如下：

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

2.2 備用分散協(xié)調(diào)調(diào)度

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

3 實驗仿真證明

3.1 備用需求下調(diào)度結(jié)果分析

基于Matlab軟件對電力系統(tǒng)負荷平衡化分散調(diào)度進行建模。電力系統(tǒng)停運率與備用需求為線性關(guān)系，并且后者會隨著前者的增加而增加。對系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)定，使系統(tǒng)負荷處于收斂狀態(tài)，在2500s時給系統(tǒng)一個干擾值，這時系統(tǒng)將會發(fā)生躍遷并且產(chǎn)生兩個終值。在負荷平衡化分散調(diào)度的影響下，電力系統(tǒng)負荷將會被重新分布，逐漸使系統(tǒng)負荷處于平衡狀態(tài)。通過仿真結(jié)果可以看出，電力系統(tǒng)受到外界擾動后，負荷平衡狀態(tài)被打破，此時需要對負荷重新進行分散調(diào)度。經(jīng)過1500s后，電力系統(tǒng)負荷重新恢復(fù)穩(wěn)定，系統(tǒng)再次達到負荷平衡狀態(tài)。由此可見，備用需求下負荷調(diào)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(tǒng)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(tǒng)的擾動，使電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。可以通過實驗的方式對負荷調(diào)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(tǒng)設(shè)置50次干擾值，對50干擾結(jié)果進行統(tǒng)計，進而確定系統(tǒng)負荷的抗擾動性能。通過對實驗結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，50次干擾后電力系統(tǒng)負荷都能夠恢復(fù)到平衡狀態(tài)，并且負荷恢復(fù)平衡的時間在1000-2000s之間。由此可見，電力系統(tǒng)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(fù)到負荷平衡狀態(tài)，表明系統(tǒng)具有良好的負荷平衡化分散調(diào)度水平。

3.3 風(fēng)力影響負荷測試

風(fēng)力作為一種可再生能源，對電力系統(tǒng)負荷平衡具有較大的影響，為此，基于風(fēng)力對負荷的影響進行實驗測試，探究風(fēng)不確定因素對負荷平衡化分散調(diào)度的影響。實驗1：風(fēng)速為28m/s，實驗時間為10:10，此時負荷為3400kW。經(jīng)過一段時間后，10：28再次對電力系統(tǒng)負荷進行檢測，此時負荷為600kW，并且已經(jīng)達到負荷平衡狀態(tài)。實驗2：風(fēng)速為32m/s，實驗時間為13:20，此時負荷為3200kW。經(jīng)過一段時間后，10：48再次對系統(tǒng)負荷進行檢測，此時負荷為300kW，并且已經(jīng)達到負荷平衡狀態(tài)。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(jié)果負荷達到平衡的時間均在1000-2000s之間，說明電力系統(tǒng)對風(fēng)力具有較強的抗擾動能力，可以有效地實現(xiàn)負荷平衡化分散調(diào)度過程。

4 結(jié)語

綜上所述，負荷平衡化分散調(diào)度可以有效地提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使電力系統(tǒng)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(tǒng)的影響，提高電力系統(tǒng)對可再生能源的利用率，從而保障電力企業(yè)能夠更好地發(fā)展。