隨著新能源在配電網(wǎng)中的滲透率不斷提高，源荷跟蹤的穩(wěn)定性問題日益突出。本文針對(duì)高比例新能源接入下配電網(wǎng)源荷自動(dòng)跟蹤問題展開研究，提出了一種基于配電調(diào)度參數(shù)優(yōu)化和源荷基波提取的自動(dòng)跟蹤方法。通過建立高比例電量輸入比計(jì)算模型和配電網(wǎng)源荷陣列數(shù)學(xué)表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)源荷信號(hào)的跟蹤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法能夠有效控制源荷信號(hào)的幅值突變，將傳輸幅值控制在150V以內(nèi)（低于165V的額定突變值），顯著提升了配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，本文結(jié)合安科瑞EMS3.0、www.shzy4.com/能源管理系統(tǒng)方案，探討了其在新能源接入配電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為智能配電網(wǎng)建設(shè)提供了新的技術(shù)思路。

0 引言

   隨著"雙碳"目標(biāo)的推進(jìn)，新能源在電力系統(tǒng)中的占比持續(xù)攀升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)新能源發(fā)電量占比已過35%，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到40%以上。然而，高比例新能源接入給配電網(wǎng)運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)，特別是源荷信號(hào)的幅值突變問題日益突出，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法在應(yīng)對(duì)源荷不確定性和隨機(jī)性方面表現(xiàn)不佳，亟需開發(fā)新的自動(dòng)跟蹤技術(shù)。

1 建設(shè)背景

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，以太陽(yáng)能、風(fēng)能、等為代表的新能源在電力系統(tǒng)中的占比逐年提升。高比例新能源接入已成為現(xiàn)代配電網(wǎng)的重要特征，其在提高能源利用效率和減少碳排放方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，新能源的間歇性和波動(dòng)性也給配電網(wǎng)的運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)，尤其是在源荷（電源與負(fù)荷）信號(hào)的動(dòng)態(tài)匹配方面。

     在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，源荷信號(hào)的幅值突變是一種常見現(xiàn)象。當(dāng)突變幅值過可控范圍時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)主機(jī)無法跟蹤源荷信號(hào)，進(jìn)而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，如考慮源荷兩側(cè)不確定性及其相互影響的規(guī)劃方法或基于隨機(jī)性的電網(wǎng)規(guī)劃方法，雖然在部分場(chǎng)景下能夠緩解這一問題，但在高比例新能源接入的復(fù)雜環(huán)境下，其跟蹤能力和適應(yīng)性仍顯不足。因此，如何在高比例新能源接入條件下實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)源荷信號(hào)的跟蹤，成為當(dāng)前電力系統(tǒng)研究的重要課題。

2 考慮高比例新能源接入的源荷狀態(tài)識(shí)別

高比例電量輸入比是指新能源電量在配電網(wǎng)輸入電量中所占的比例，比例越高，表示配電網(wǎng)環(huán)境中由新能源供應(yīng)所產(chǎn)生的電力信號(hào)量越多。對(duì)于局域性配電網(wǎng)組織而言，通過以新能源代替常規(guī)能源，既能提高電量信號(hào)的利用效率，也可以保證負(fù)荷電量的傳輸質(zhì)量。

設(shè)δ表示電力電量信號(hào)標(biāo)記系數(shù)，aδ表示基于參數(shù)δ的新能源電量消耗向量，ΔD表示新能源電量信號(hào)的單位累積量，S表示新能源電量信號(hào)的實(shí)時(shí)接入特征。聯(lián)立上述物理量，可將高比例電量輸入比計(jì)算式表示為：

配電調(diào)度是根據(jù)高比例電量輸入的條件，調(diào)節(jié)配電網(wǎng)組織中電量傳輸信號(hào)的配比關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，配電網(wǎng)源荷跟蹤的主要目的是解決電量幅值突變的問題。在進(jìn)行配電調(diào)度后，新能源電量的占比越高，電量幅值突變的發(fā)生幾率就越小。因此，完成配電調(diào)度就是利用相關(guān)源荷向量來確定調(diào)度參數(shù)的取值結(jié)果。

規(guī)定d表示標(biāo)準(zhǔn)配電系數(shù)，其計(jì)算式如下：

式中，χ表示電量傳輸信號(hào)的傳輸系數(shù)，g/www.shyb118.com/表示新能源電量信號(hào)的配比參數(shù)。

求解配電調(diào)度參數(shù)的過程中，d≠0,A ≠0的不等式取值條件恒成立。聯(lián)立式（1）、式（2），可將配電調(diào)度參數(shù)計(jì)算結(jié)果表示為：

式中，α表示新能源電量的傳輸配比參數(shù)，f表示配電網(wǎng)源荷電量的負(fù)荷參數(shù)，hˉ表示新能源電量傳輸信號(hào)的傳輸均值，β表示電量傳輸信號(hào)的實(shí)時(shí)調(diào)度參數(shù)。

配電網(wǎng)源荷狀態(tài)識(shí)別函數(shù)是在高比例新能源接入條件下，電網(wǎng)主機(jī)規(guī)劃源荷信號(hào)所遵循的處理原則。對(duì)于配電網(wǎng)源荷狀態(tài)識(shí)別的求解涉及電量傳輸信號(hào)的高比例接入量γ、配電網(wǎng)中的電量傳輸信號(hào)消耗量φ，源荷狀態(tài)識(shí)別函數(shù)具體計(jì)算式如式所示：

式中，L表示高比例新能源接入源荷信號(hào)潮流量。在電量傳輸信號(hào)的單位傳輸周期內(nèi)，高比例新能源接入電量傳輸信號(hào)潮流量越大，配電網(wǎng)組織所承擔(dān)的電力運(yùn)行壓力就越大。因此為實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)組織的規(guī)劃，應(yīng)使高比例新能源的輸入保持穩(wěn)定且為持續(xù)的狀態(tài)。

3 配電網(wǎng)源荷的自動(dòng)跟蹤

源荷陣列數(shù)學(xué)表達(dá)式能夠描述高比例新能源接入電量信號(hào)在配電網(wǎng)環(huán)境中的傳輸能力。陣列可以理解為電量數(shù)據(jù)的矩陣序列，其中電量信號(hào)的排列形式?jīng)Q定了配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)電力負(fù)荷參量的跟蹤處理順序。

設(shè)O?表示高比例新能源接入源荷信號(hào)的排列特征，ε表示配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于電力負(fù)荷參量，?表示源荷信號(hào)序列，pmin/www.shyb118.com/表示源荷電力信號(hào)的帶電量，pmax表示源荷電力信號(hào)的帶電量。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（4），推導(dǎo)配電網(wǎng)源荷陣列的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中，?ε表示源荷信號(hào)序列。源荷基波反映了高比例新能源接入下配電網(wǎng)源荷信號(hào)的波動(dòng)特性。在配電網(wǎng)環(huán)境中，源荷基波會(huì)保持波動(dòng)變化的狀態(tài)，其大值不會(huì)過源荷信號(hào)功率參數(shù)的大值，小值也不會(huì)低于源荷信號(hào)功率參數(shù)的小值。假設(shè)i表示高比例新能源接入下配電網(wǎng)電量信號(hào)的基頻功率參數(shù)，其計(jì)算式如下：

式中，η表示源荷信號(hào)在配電網(wǎng)環(huán)境中的傳輸效率，U表示源荷信號(hào)的額定電壓數(shù)值，I表示源荷信號(hào)的額定電流數(shù)值，R表示配電網(wǎng)組織的內(nèi)阻數(shù)值。

聯(lián)立式（5）、式（6），可將高比例新能源接下配電網(wǎng)源荷基波提取條件表示為：

式中，λ表示基波頻率定義項(xiàng)，Pj表示高比例新能源接入下第j個(gè)配電網(wǎng)源荷信號(hào)的額定輸出功率，E表示源荷信號(hào)的帶電量參數(shù)，且P0≠0、E≠0/www.shsaic.net的不等式取值條件同時(shí)成立。

跟蹤向量影響配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)高比例新能源接入下源荷信號(hào)的跟蹤與處理能力。其取值屬于(-∞,0)時(shí)，表示源荷信號(hào)的傳輸方向?yàn)樨?fù)；其取值屬于(0,+∞)時(shí)，表示源荷信號(hào)的傳輸方向?yàn)檎齕15-16]。對(duì)于跟蹤向量的求解參考如下表達(dá)式：

式中，ΔQ表示高比例新能源接入下源荷信號(hào)的單位帶電強(qiáng)度，μ表示配電網(wǎng)環(huán)境中的源荷信號(hào)實(shí)時(shí)跟蹤參數(shù)，ν表示源荷信號(hào)的傳輸向量，C表示配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)高比例新能源接入下源荷信號(hào)的實(shí)時(shí)跟蹤特征。

當(dāng)源荷信號(hào)傳輸方向與高比例新能源信號(hào)傳輸方向相同時(shí)，配電網(wǎng)環(huán)境中點(diǎn)電荷的單位累積量也相對(duì)較多。在執(zhí)行跟蹤指令時(shí)，配電網(wǎng)主機(jī)所需識(shí)別的基波參量也會(huì)就隨之增多。

4 實(shí)例分析

   文中實(shí)驗(yàn)通過研究源荷信號(hào)在單位傳輸周期內(nèi)的幅值突變次數(shù)，來分析配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)源荷信號(hào)的跟蹤能力。選擇高比例新能源接入下的配電網(wǎng)源荷自動(dòng)跟蹤方法、考慮源荷兩側(cè)不確定性及其相互影響的配電網(wǎng)規(guī)劃方法和計(jì)及源荷隨機(jī)性的電網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

源荷信號(hào)是一種常見的帶電信號(hào)，其傳輸行為受到電量幅值的直接影響。一般情況下，在配電網(wǎng)保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的情況下，電量幅值越大，源荷信號(hào)的帶電能力越強(qiáng)。

幅值突變是一種難以避免的源荷信號(hào)傳輸現(xiàn)象。針對(duì)所選定的信號(hào)對(duì)象，其在某一位置處的幅值水平若具有突變特征，但并未過額定突變值，則表示該類型突變屬于源荷信號(hào)的可控性幅值突變行為，不影響配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)源荷信號(hào)的跟蹤能力；若信號(hào)幅值具有突變特征且過額定突變值，則表示該類型突變屬于源荷信號(hào)的不可控幅值突變行為，影響配電網(wǎng)主機(jī)對(duì)源荷信號(hào)的跟蹤能力。

5安科瑞智慧能源管理平臺(tái)概述

   AcrelEMS (www.shzy4.com)智慧能源管理平臺(tái)是針對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺(tái)，對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動(dòng)、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺(tái)的企業(yè)級(jí)子系統(tǒng)。