1. 分布式电源与配电网优化调度背景
现代配电网正经历着从传统单向供电模式向双向互动模式的深刻变革。这种变革的核心驱动力之一就是分布式电源(Distributed Generation, DG)的大规模接入。光伏发电、小型风力机组、微型燃气轮机等分布式电源的并网运行,既带来了环保效益和能源利用效率的提升,也给配电网调度带来了前所未有的挑战。
分布式电源的出力具有显著的间歇性和波动性特征。以光伏发电为例,其输出功率直接受光照强度影响,而光照强度又随天气条件变化呈现随机性。这种不确定性使得传统基于确定性模型的调度方法难以适用。同时,分布式电源通常接入配电网的负荷侧,改变了传统配电网"自上而下"的潮流分布模式,可能导致电压越限、线路过载等问题。
两阶段优化调度方法正是为解决这些问题而提出的有效方案。第一阶段(日前阶段)基于预测信息制定基础调度计划,第二阶段(实时阶段)根据实际运行情况进行调整。这种"预测-校正"的双层框架既考虑了经济性目标,又保证了系统运行的可靠性。
实际工程经验表明,分布式电源渗透率超过15%时,传统调度方法就会出现明显的适应性不足。两阶段优化能够将分布式电源的消纳率提高20%-30%,同时降低网损5%-8%。
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2. 模型架构与数学表述
2.1 两阶段优化框架设计
本模型采用"日前-实时"的两阶段优化架构,其核心思想是将不确定性问题的求解分解为两个层次:
-
日前阶段:在运行前一天,基于天气预报、负荷预测等信息,求解确定性的优化问题,得到各分布式电源的计划出力、储能系统的充放电计划等决策变量。这一阶段主要考虑经济性目标,包括:
- 发电成本最小化(传统机组燃料成本+分布式电源运维成本)
- 购电成本优化(从主网购电的成本)
- 环境成本(碳排放惩罚)
-
实时阶段:在实际运行时段,根据分布式电源的实际出力、负荷的实际值与预测偏差,对日前计划进行调整。这一阶段侧重于安全性校正,包括:
- 功率平衡补偿
- 电压越限校正
- 线路容量约束处理
2.2 目标函数构建
模型的总目标函数可表示为:
code复制min C = C_day-ahead + E[C_real-time]
其中,C_day-ahead为日前阶段确定性成本,E[C_real
