1、第39卷 第2期2023年2月电网与清洁能源Power System and Clean EnergyVol.39No.2Feb.2023清洁能源Clean Energy基 金 项 目：中 国 南 方 电 网 有 限 责 任 公 司 科 技 项 目（670000KK52200011）。Project Supported by the Science and Technology Program ofChina Southern Power Grid（670000KK52200011）.ABSTRACT：The existing peak regulation technology ofdist
2、ribution terminal microgrid ignores the analysis of the outputfluctuation frequency of the solar power field，resulting in thatthat the peak regulation technology cannot be applied to thedistribution network with high proportion of solar energy accessand it takes a long time to regulate the peak powe
3、r.Therefore，this paper proposes a new microgrid peak regulation technologyfor the high proportion of solar energy access to distributionterminals.The influence of a high proportion of solar poweraccess to distribution terminals on the power supply network isanalyzed，and the output fluctuation interv
4、al and probabilitymodel of the solar power field are constructed through theprobability density function of solar power and the predictionerror of solar power.The minimum load variance and operatingcost are set as objective functions to construct the peak loadregulation model of microgrid based on t
5、he load correlation.Theimproved PSO algorithm is used to solve the peak regulationmodel of micro-grid and the optimal scheme is obtained.Theresults show that when the output fluctuation range of solarpower generation is between 20 kW and 50 kW，the averagedaily quantity of coal for power generation i
6、n the test area is aslow as 36，460 tons after peak shaving，the emission of sulfurdioxide can be controlled below 80 tons，and the peak shavingtime of micro-grid is always less than 30ms.The experimentalresults show that the proposed method can obtain satisfactorypeak-shaving scheme and effectively re
7、duce peak-shaving time.KEYWORDS：highproportionofsolarenergy；powerdistribution terminal；microgrid；peak shaving technology摘要：当前配电终端微电网调峰技术忽略了对太阳能发电场出力波动频率的分析，导致该调峰技术无法适用于高比例太阳能接入的配电网，且调峰耗时较长。提出一种高比例太阳能接入配电终端的微电网调峰技术。分析高比例太阳能接入配电终端对供电网供电所产生的影响，构建太阳能发电场出力波动区间；将两者作为调峰分析和机组优化调度的基础，从电力系统负荷相关性出发，设定最小负荷方差和运行
8、成本为目标函数，构建微电网调峰模型；采用改进的 PSO 算法求解微电网调峰模型，得到最佳调峰方案。实验结果表明，太阳能发电出力波动区间为 20 50 kW 时，测试区域在调峰后，发电煤炭的日均量低至 3.646 万 t，SO2排放量可控制在 80 t 以下，且微电网调峰用时始终低于 30 ms。所提方法不仅能够获取满意的调峰方案，还能够有效降低调峰耗时。关键词：高比例太阳能；配电终端；微电网；调峰技术我国国民经济的飞速发展和产业结构的不断优化调整，导致现阶段我国区域电网和省级电网之间的峰谷差距日益明显。对于电网而言，有效降低其峰谷是确保电力系统顺利运行的核心；而发电机组主要以调节能力强和调峰成
9、本低等优势，成为目前使用比较广泛的一种调峰电源1-2。因此，如何有效提升微电网的调峰能力，确保电网的稳定运行成为电力系统需要解决的首要难题。国内相关专家给出了一些较好的研究成果，例如：应益强等3首先对新能源处理的随机特征进行文章编号：1674-3814（2023）02-0122-06中图分类号：TM732文献标志码：A高比例太阳能接入配电终端微电网调峰方法研究吴昊文1，张乐平1，张维1，张鑫1，乔舒雅2（1.南方电网数字电网研究院有限公司，广东 广州510700；2.浙江正泰仪器仪表有限责任公司，浙江 杭州310052）A Study on Peak Load Regulating Metho
10、ds of High Proportion Solar EnergyConnected to Distribution Terminal MicrogridWU Haowen1，ZHANG Leping1，ZHANG Wei1，ZHANG Xin1，QIAO Shuya2（1.Digital Grid Research Institute of CSG，Guangzhou 510700，Guangdong，China；2.Zhejiang Chint Instrument&Meter Co.，Ltd.，Hangzhou 310052，Zhejiang，China）第39卷第2期电网与清洁能源清
11、洁能源Clean Energy分析和处理，然后以机组的运行费用为依据构建多目标优化调度模型，并采用多目标方法进行求解，最终实现电网调峰；林毅等4综合分析了压水堆核电组参与电力系统调峰的可行性，同时对机组的日负荷跟踪模式进行综述，给出对应的电力系统调峰措施。但是以上研究忽略了对太阳能发电场出力波动频率的分析，导致该调峰技术无法适用于高比例太阳能接入的配电网，且调峰耗时较长。本文在上述已有方法的基础上，提出一种高比例太阳能接入配电终端的微电网调峰方法。经实验测试表明，所提方法能够有效提升微电网的调峰能力，并降低调峰用时。1研究方法1.1高比例太阳能接入配电终端微电网调峰模型高比例太阳能接入配电终端
12、会导致微电网峰谷的出现次数增加。为了有效解决这一问题，需要对微电网进行调峰处理。通过基于误差预测的采样方法，获取微电网的出力场景以及太阳能发电功率等相关信息；为促使机组优化研究和实际系统更加贴近，在综合考虑多方面不同因素的前提下，构建火电机组优化调度的目标函数。1）微电网最小运行成本。考虑到微电网内太阳能发电功率的随机性，以及负荷的波动变化情况，设定对应子目标函数minF()G为minF()G=TNttif()PtGi+ti()1-t-1iStGi（1）式中：T为研究周期内的时段总数；Nt为火电机组的数量；ti为微电网内不同机组的启停次数；PtGi为微电网内不同机组的启动成本；StGi为微电网
13、内不同机组的负荷功率；f为常数。2）火电机组在高比例太阳能接入的条件下，其出力变化的波动量较小。为了确保机组的运行效率得到有效增强，需要分析在下一时段可能发生的负荷变化情况，获取最小火电机组在高比例太阳能接入电网中的出力情况。其具体计算公式为minPG=tit-1i|Pt+1Gi-PtGi（2）3）相对于常规出力可调节的水电站，在高比例太阳能接入情况下，需要综合考虑分配在水库调度部门的微电网数量，最大程度提升水资源的利用效率，有效降低废水。对应的目标表达式为minQ=j=1Nt|Qmaxj-j=1TQtjt（3）式中：minQ为太阳能接入下电网的最小分配水量；Qmaxj为配电网在太阳能接入时的
14、最大配水量；Qtj为发电站正常用水量；t为经过划分的时间长度。微电网实际调度的过程中5-6，在调度周期内，通过用水量调整和分析太阳能接入情况下的水电站出力情况，尤其是在水量充足的条件下，可以自行调整满足定理系统用水量的需求。4）目标函数归一化。结合上述分析，构建的微电网调峰模型为minF=F()G()ti,PtGi+PG+Q（4）式中：F()G为运行成本；Q为微电网的分配水量；为二次拟合函数；为权重系数。针对以上构建的目标函数，结合水能转换为电能的补充条件，获取以下形式的约束条件。对目标函数进行具体优化的过程中，需要优先考虑的功率平衡条件为，微电网在各个时段内的出力情况与现阶段的预测总负荷保持
15、一致。通过加入可调节水电站，水电转换关系PtHj为PtHj=9.8Qtj（5）则对于可调节水电站而言，在太阳能接入电网时，其发电水流量需要满足的调度容量约束为QminjQtjt Qmaxj。其中，微电网的功率平衡约束可以表示为tiPtGi+tiPtHj=PtL-Ptwk（6）式中：Ptwk为太阳能发电场在t时间段内、各个类型场景中的出力情况；PtL为微电网的总负荷需求。通过火电机组和水电机组可以提供微电网内旋转备用容量。在太阳能接入情况下，火电机组最大、最小出力值，即PtGimax和PtGimin的计算公式为|PtGimax=min()PGimaxPt-1Gi+ritttPtGimin=min
16、()PGiminPt-1Gi+ridt（7）式中：ritt和rid分别为微电网中机组的最大上升、下降速度。结合上述分析，为得到可能的负荷预测偏差，设定微电网正旋转备用的约束条件为i=1Ntti()PGimin-PtGi+i=1Ntti()PHjmax-PtHj=Ptwi+PtLD（8）123清洁能源Clean Energy式中：PGimin和PHjmax分别为在太阳能接入电网情况下，可调节水电站的最小、最大出力值；i和D分别为预测误差对应的最大、最小需求百分数。为了有效预测微电网中的负荷以及太阳能发电功率的波动情况，需要设定电力系统载荷旋转备用的约束条件：i=1Ntti()PtL-PtGimin+i=1Ntti()PtHj-PHjmax=Ptwd+PtLL（9）在上述分析的基础上，采用太阳能发电功率预测误差；从电力系统负荷相关性出发，将最小负荷方差和运行成本作为目标，构建微电网调峰模型。1.2模型求解粒子群算法（PSO）属于智能算法7-8，以下主要借助改进的 PSO 算法来求解第 1.1 小节建立的微电网调峰模型。粒子速度Vi,j()k、位置xi,j()k+1的更新公式分别为Vi,j(
