适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型及仿真研究

适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型及仿真研究

发表时间：2017-11-20T09:37:45.937Z 来源：《电力设备》2017年第20期作者：李峰孙晨光詹克明

[导读] 摘要：在新形势下，各类清洁能源应运而生，对电网灵活性提出了全新的要求。

（国网辽宁省电力有限公司辽宁省 110000）

摘要：在新形势下，各类清洁能源应运而生，对电网灵活性提出了全新的要求。在运行过程中，电力企业必须客观分析主客观影响因素，根据配电网动态发展，以清洁能源为基点，有效提高配电网调峰能力，有效满足地区各阶段供电需求，提高配电网运行经济效益。因此，本文从不同角度入手客观分析了适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型及仿真。

关键词：清洁能源；消纳；配电网；直接负荷控制；模型；仿真

在科学技术发展的浪潮中，以风电为中心的间歇性清洁能源发展速度不断加快，对配电网灵活性有着不同程度的影响。电力企业必须根据清洁能源、配电网二者特点、功能等，准确把握二者之间的关系，优化利用先进的技术，构建合理化的直接负荷控制模型，进行合理化仿真，有效解决存在的问题，优化利用清洁能源，降低配电网运行成本的基础上，实现最大化的经济效益，走上健康稳定发展的长远道路。

一、适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型

就直接负荷控制而言，（direct load control，DLC），是指在客户允许情况下，其中的调度一侧直接利用智能终端，动态控制、管理用户部分用电负荷，在短时间停电状况下，用电负荷并不会给用户带来不便，属于激励型需求响应。同时，在新形势下，新型传感器技术、通信技术迅猛发展，需求侧高级量测体系体检完善，即（advanced metering infrastructure，AMI），直接负荷控制技术已成为电能研究方面一大焦点，其应用范围并不单一，比如，电动汽车充电负荷，储能性能特别好，存在一定的热力学可控负荷，英文简称为TCLs。就热力学可控负荷来说，其建模研究方法多样化，体现在不同方面，比如，历史数据下的回归模型。在构建模型过程中，电力企业可以将热力学可控负荷作为对应的负荷应资源，室内温度具体设定点可以作为对应的输入变量，全面、客观分析一系列影响因素，从不同角度入手，构建合理化的配电网直接负荷控制模型，根据配电网具体运行情况，采用适宜的清洁能源消纳跟踪方法，对比分析的基础上，有效解决存在的问题，有效提高配电网调峰能力，有效满足地区用户在用电方面的多样化客观需求，促使地区经济协调发展。

1、热力学可控负荷蒙特卡洛模拟

在构建直接负荷控制模型中，研究者要根据热力学可控负荷具体要求，构建合理化的热力学参数模型，进而，构建适宜的热力学功率控制模型，优化利用蒙特卡洛方法，多层次科学模拟集中式热力学可控负荷模型，准确把握在温度动态变化情况下具体响应。在此基础上，研究者以热力学可控负荷蒙特卡洛模拟为基点，全面、动态监督不同温度设定点激励信号速率变化情况，客观分析对应的负荷曲线，发现负荷曲线、温度设定点二者有着某种必然联系，一旦温度设定点发生变化，负荷曲线也会有所变动，也就是说，在配电网运行过程中，电力企业可以根据各方面实际情况，科学调整温度设定点，动态控制对应的负荷曲线。

2、集中式热力学可控负荷控制模型

在研究适应清洁能源消纳配电网方面，研究者需要多角度科学构建集中式热力学可控负荷控制模型，要合理构建热力学可控负荷自由响应动态模型，客观分析模型构建中存在的问题，动态控制热力学可控负荷温度，使其在规定范围内。在此过程中，研究者要构建适宜的双耦合偏微分方程组，以方程组为基点，客观分析在温度设定点动态不变情况下，热力学可控负荷自由响应动态模型，优化利用限差分方法，根据有限维状态空间模型具体情况，科学仿真对应数值，进行控制方面一系列分析，准确把握在不同状态集中式热力学可控负荷量转移情况，比如，负荷具体温度、负荷具体数量，准确把握负荷动态变化过程，客观分析在电器开关不同状态下配电网负荷传输具体情况，客观分析室外温度不变情况，室内温度动态变化中配电网消纳各类清洁能源情况，为。相应地，下面便是集中式热力学可控负荷控制模型动态变化结构示意图。

集中式热力学可控负荷控制模型动态变化结构示意图

二、适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型仿真

1、热力学可控负荷控制系统自由响应仿真

在仿真过程中，研究人员需要准确把握室外环境温度动态变化情况，围绕直接负荷控制模型构建中温度设定点变化情况，进行热力学可控制负荷控制系统自由响应方面的仿真。研究人员要多层次优化利用蒙特卡洛模拟方法，科学选择已知的随机性参数，比如，热阻、效率、室外温度、负荷功率，将其巧妙融入到仿真过程中，进行一系列相关分析，明确室外环境温度变化情况下，热力学可控负荷控制系统负荷功率动态变化情况，准确把握配电网一天运行中负荷出现最大值的时间段。随之，电网调度人员可以根据这方面仿真结果，根据负荷曲线以及地区室外温度动态变化，采用合理化控制措施，科学调控对应的电源侧调度，确保在清洁能源应用过程中，配电网负荷增长能够得到有效满足，及时向地区提供所需的电能。

2、热力学可控负荷控制系统强制响应仿真

在仿真过程中，研究人员需要根据热力学可控负荷控制系统特征，做好强制响应仿真工作，科学选择地区风电场应用的清洁能源，优化利用清洁能源功率输出方面一系列信息数据。如果热力学可控负荷功率远远大于风电场运行过程中的额定功率，研究人员要科学选择常规型的电机组，确保能够满足系统在负荷方面的客观需求，根据温度设定点动态变化，优化调整日常地区配电网运行过程中供电、用电二者间存在的较大差异，确保地区跟踪消纳风电顺利实现。

三、结语

总而言之，在经济发展浪潮中，不同行业、领域迅猛发展，用电量大幅度增加，地区配电网已被提出全新的要求。在配电网运行过程中，研究者必须从不同角度入手，客观分析应用其中的清洁能源，科学构建适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型的基础上，进行

合理化仿真，便于电网调度人员全方位准确把握地区配电网消纳清洁能源情况，采取合理化措施，优化完善配电网。以此，确保配电网处于高效运行中，提高地区清洁能源利用率，提高配电网运行经济效益，促使我国配电网事业不断发展，加快地区经济发展步伐。

参考文献：

[1]邓刘毅，杨永，郭焱林，周博，刘俊勇，魏震波，孙晓艳，卫建均.现有有功-无功资源配置下的分布式发电消纳问题研究[J].供用电，2017，05：76-83.

[2]于雷.含多类型能源的微网与外部电网协调运行机制和容量配置研究[D].华北电力大学（北京），2016.

[3]赵阅群.面向能源互联网的直接负荷控制模型与仿真研究[D].华北电力大学（北京），2016.

[4]艾欣，赵阅群，周树鹏.适应清洁能源消纳的配电网集群电动汽车充电负荷模型与仿真研究[J].中国电力，2016，06：170-175.