能源互聯(lián)背景下，以儲能、需求響應、分布式發(fā)電（DG）等為代表的多元融合資源將深度參與電網(wǎng)運行。配電網(wǎng)作為局部地區(qū)多類分布式資源的整合者，需要通過有效的手段，對包括DG、儲能、可控負荷等多元融合的分布式資源進行優(yōu)化調(diào)控，提高配電網(wǎng)的彈性。東南大學電氣工程學院、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司的研究人員倪萌、王蓓蓓、朱紅、劉少君，在2022年第1期《電工技術(shù)學報》上撰文，針對多元分布式資源接入后，集中式調(diào)度策略下的配電網(wǎng)將面臨的各類問題，結(jié)合多元分布式資源的特性，建立了面向高彈性配電網(wǎng)的兩層分布式協(xié)調(diào)調(diào)度模型。

       近年來，各國不斷出臺有關(guān)政策，以鼓勵并規(guī)范分布式可再生能源的開發(fā)與利用。美國加州最先推行了可再生能源配額制，由此，風電和光伏發(fā)電從2000年5%左右的總裝機占比，逐步增加到2010年的8%，再到現(xiàn)如今的30%。

     中國國家能源局在關(guān)于可再生能源發(fā)展的“十三五”規(guī)劃指導意見中鼓勵市場主體自主建設(shè)分布式發(fā)電項目，各個省份紛紛響應，其中，浙江省發(fā)改委發(fā)布的能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃中明確了未來將建成分布式發(fā)電（Distributed Generation, DG）和光伏發(fā)電600萬kW，家庭屋頂光伏100萬戶。然而，分布式新能源發(fā)電在清潔環(huán)保的同時，還具有隨機性、波動性和可變性等特征，因此，較高的新能源滲透率可能會給電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、電壓質(zhì)量等各方面帶來挑戰(zhàn)。為解決分布式發(fā)電帶來的上述問題，能源互聯(lián)網(wǎng)可通過物理層和信息層的互動，提高電網(wǎng)對于各種擾動的響應能力。作為局部地區(qū)的分布式資源整合者，配電網(wǎng)需要通過有效的調(diào)控架構(gòu)和調(diào)控策略對儲能、需求響應、分布式發(fā)電等為代表的多元分布式資源進行優(yōu)化調(diào)控，從而在保證安全性、經(jīng)濟性的同時，提高配電網(wǎng)運行彈性，支持高比例分布式新能源的接入。

      當前配電網(wǎng)的主要調(diào)控架構(gòu)包括集中式調(diào)控架構(gòu)和分層調(diào)控架構(gòu)。集中式調(diào)控架構(gòu)是基于一個控制中心（全局控制中心），對多節(jié)點的分布式資源進行優(yōu)化調(diào)度，是當前配電網(wǎng)采用的主要調(diào)度架構(gòu)。有學者針對配電網(wǎng)中高滲透率光伏問題，提出一種電池儲能系統(tǒng)參與配電網(wǎng)集中式調(diào)度的控制策略。有學者通過集中優(yōu)化與調(diào)度可控負荷資源實現(xiàn)新能源消納和削減峰值負荷的目標。有學者考慮了多種分布式資源的接入，包括儲能和柔性負荷資源，并建立集中式聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型，通過算例驗證了模型的可行性。上述研究均利用集中式調(diào)控架構(gòu)，控制思路簡單，但考慮到高彈性多元融合配電網(wǎng)的建設(shè)需求，上述集中式調(diào)度架構(gòu)存在如下兩個問題：①多元融合配電網(wǎng)中資源繁多，全局控制中心下控制負荷數(shù)量多，需要發(fā)出大量控制指令，計算量大，計算時間長，從工程實際考慮，無法實時給出調(diào)度指令；②考慮到全局調(diào)度中心在進行控制指令下達和本地信號上傳過程中存在傳輸延遲，實際系統(tǒng)運行時實時調(diào)度指令無法即時到達各個本地節(jié)點。

針對集中式調(diào)度模式的問題，目前已有文章指出可以通過建立分布式的分層調(diào)度架構(gòu)以應對上述問題，該控制架構(gòu)下，各個本地優(yōu)化中心被賦予一定的自主優(yōu)化權(quán)限，全局控制中心被給予更長的緩沖時間進行長時段的優(yōu)化調(diào)度，不需要給出實時指令。

      然而，由于當前文獻對配電網(wǎng)中各類分布式資源的特性分析不足，模型構(gòu)建較為簡單，實際中執(zhí)行此類優(yōu)化調(diào)度結(jié)果較為困難。考慮到工程實際，現(xiàn)有文獻沒有更好地考慮全局控制中心和本地控制中心對于不可控負荷和多種分布式資源信息的掌握程度及預測精度的不同，以上問題可能會給調(diào)控的精確性帶來影響。此外，當前文獻中的分布式優(yōu)化主要考慮了配電網(wǎng)的整體利益，并未兼顧配電網(wǎng)下本地資源擁有者的收益，例如保證儲能資源擁有者的收益盡可能增大。針對以上問題，東南大學電氣工程學院、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司的研究人員建立了面向高彈性的多元融合配電網(wǎng)雙層分布式優(yōu)化調(diào)度模型，協(xié)調(diào)全局控制中心和本地控制中心的控制策略，對儲能及可控負荷資源進行合理優(yōu)化調(diào)度。

圖1 全局中心與本地中心協(xié)同控制架構(gòu)

     該雙層分布式框架對多元融合配電網(wǎng)中的儲能和需求側(cè)資源的控制更為精確，上層的負荷預測誤差由下層來協(xié)調(diào)，節(jié)約了購電成本，增加了配電網(wǎng)對于分布式新能源的高彈性消納能力。該策略充分考慮了本地節(jié)點的更為精確的負荷預測信息，通過上、下層的協(xié)調(diào)控制，對多類分布式資源進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)成本的最小化。研究人員通過算例分析對比了傳統(tǒng)集中式調(diào)度策略及雙層分布式調(diào)度結(jié)果，驗證了所提模型的可行性，同時也證明了在該調(diào)控模式下，配電網(wǎng)可以在保證較低成本的同時，獲得更為平滑的根節(jié)點功率曲線。此外，當逐步提高系統(tǒng)新能源滲透率或延長全局控制中心的優(yōu)化周期時，該雙層分布式優(yōu)化調(diào)度策略可以利用本地節(jié)點更為精準的負荷預測信息實現(xiàn)分布式資源更為精確的優(yōu)化控制，提高了配電網(wǎng)對于分布式新能源接入的響應彈性，以及計算量更大、對時間要求更高的全局控制中心對于計算周期的彈性。為了驗證雙層分布式模型在更為復雜的配電網(wǎng)系統(tǒng)下的適用性，研究人員分析了IEEE 69節(jié)點配網(wǎng)系統(tǒng)下，集中式及雙層分布式調(diào)度策略的調(diào)度結(jié)果，進一步驗證了雙層分布式調(diào)度策略的優(yōu)越性。他們最后指出，目前研究中僅通過功率因數(shù)來限制各節(jié)點的無功功率，后續(xù)研究可以加入無功功率調(diào)節(jié)手段配合各分布式資源進行優(yōu)化調(diào)度。本課題得到了國家自然科學基金項目和國網(wǎng)公司科技項目的支持。

轉(zhuǎn)更：東南大學科研人員提出面向高彈性配電網(wǎng)的雙層分布式優(yōu)化調(diào)度方法_資源_發(fā)電_問題 (sohu.com)