含分布式电源的配电网日前两阶段优化调度模型附Matlab代码

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🔥 内容介绍

随着分布式电源在配电网中的广泛应用，其输出的不确定性给配电网的调度运行带来了巨大挑战。为了实现配电网的经济、可靠运行，构建科学合理的日前优化调度模型至关重要。日前两阶段优化调度模型通过将调度过程分为确定性的第一阶段和应对不确定性的第二阶段，能够有效处理分布式电源输出的随机性，提高配电网的调度效率和经济性。

模型构建的目标与约束条件

优化目标

含分布式电源的配电网日前两阶段优化调度模型的总体目标是在保证配电网安全可靠运行的前提下，实现综合成本最小化。综合成本主要包括分布式电源的运行成本、购电成本、储能设备的充放电成本以及负荷削减成本等。

分布式电源的运行成本与燃料成本、维护成本等相关，不同类型的分布式电源运行成本计算方式有所差异。例如，微型燃气轮机的运行成本主要取决于天然气的消耗量和单位价格，而光伏发电和风力发电的运行成本相对较低，主要为设备维护成本。

购电成本是指配电网从上级电网购电所产生的费用，与购电价格和购电量相关。购电价格通常具有分时特性，在不同的时间段价格不同，因此在调度过程中需要合理安排购电时段和购电量，以降低购电成本。

储能设备的充放电成本包括充放电过程中的能量损耗成本和设备维护成本。通过合理安排储能设备的充放电策略，可以平抑分布式电源输出的波动，减少购电成本和负荷削减成本。

负荷削减成本是指当配电网供电不足时，对部分负荷进行削减所产生的成本。在优化调度中，应尽量避免负荷削减，但若必须进行，需选择成本较低的负荷进行削减。

约束条件

为了保证配电网的安全稳定运行，日前两阶段优化调度模型需要满足一系列约束条件，主要包括功率平衡约束、节点电压约束、线路潮流约束、分布式电源出力约束、储能设备运行约束等。

功率平衡约束要求配电网中各节点的注入功率等于流出功率，以保证系统的功率平衡。节点电压约束规定了各节点电压的允许波动范围，以确保供电质量。线路潮流约束限制了线路的传输功率，避免线路过载。

分布式电源出力约束根据不同类型的分布式电源特性确定其最大和最小出力。例如，光伏发电的出力受光照强度限制，风力发电的出力受风速限制。

储能设备运行约束包括充放电功率约束、 SOC（State of Charge，荷电状态）约束等。充放电功率约束限制了储能设备的充放电速度，SOC 约束确保储能设备的荷电状态在合理范围内，避免过度充放电影响设备寿命。

日前两阶段优化调度模型的第一阶段

第一阶段为日前确定性调度阶段，该阶段基于预测的分布式电源出力、负荷需求以及分时购电价格等信息，制定次日 24 小时的调度计划。

在第一阶段，需要确定各分布式电源的出力计划、购电计划、储能设备的充放电计划以及可中断负荷的削减计划等。这些计划的制定以最小化第一阶段的预期成本为目标，同时满足上述的各种约束条件。

例如，根据预测的光伏发电和风力发电出力，合理安排微型燃气轮机等可控分布式电源的出力，以弥补新能源出力的不足。结合分时购电价格，在电价较低的时段多购电，并通过储能设备储存起来，在电价较高的时段释放，以降低购电成本。

日前两阶段优化调度模型的第二阶段

第二阶段为实时校正阶段，该阶段根据实际的分布式电源出力、负荷需求等信息，对第一阶段制定的调度计划进行校正和调整。

由于分布式电源出力和负荷需求的预测存在误差，第一阶段制定的调度计划在实际运行中可能无法满足约束条件或导致成本增加。因此，在第二阶段需要根据实时数据，对分布式电源的出力、购电量、储能设备的充放电状态等进行调整，以最小化实时运行成本，并确保配电网的安全可靠运行。

例如，当实际的光伏发电出力低于预测值时，需要增加购电量或提高可控分布式电源的出力，以满足负荷需求；当实际负荷需求高于预测值时，可能需要削减部分可中断负荷或调整储能设备的放电计划。

模型求解方法

含分布式电源的配电网日前两阶段优化调度模型是一个复杂的混合整数规划问题，求解难度较大。常用的求解方法包括随机规划方法、鲁棒优化方法、启发式算法等。

随机规划方法通过将分布式电源出力和负荷需求的不确定性用概率分布表示，构建随机规划模型，求解出最优的调度计划。该方法能够考虑不确定性的概率特性，但需要大量的场景数据来描述不确定性，计算量较大。

鲁棒优化方法通过构建不确定性集合，在最坏情况下寻求最优的调度计划，具有较强的抗干扰能力。该方法不需要知道不确定性的概率分布，计算量相对较小，但可能会导致过于保守的调度结果。

启发式算法如遗传算法、粒子群优化算法等，通过模拟生物进化或群体行为，在解空间中搜索最优解。这类算法具有较强的全局搜索能力，适用于求解复杂的优化问题，但求解结果的精度可能受到参数设置和算法迭代次数的影响。

在实际应用中，需要根据具体问题的特点和要求，选择合适的求解方法，以提高模型的求解效率和精度。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 陈力,唐元春,周钊正,等.考虑需求响应及网架优化的含分布式电源的配网潮流调度优化[J].电子器件, 2024, 47(4):1073-1080.

[2] 潘欢,徐陈,杨丽.含多种分布式电源的配电网多目标优化[J].系统仿真学报, 2018, 30(10):9.DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.201810028.

[3] 韩笑.考虑多源协同的主动配电网优化调度研究[D].华北电力大学(北京),2018.

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