中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：戶用型微電網(wǎng)作為用戶分布式能源利用和智能用電的有效載體，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)性化、差異化供電服務(wù)的重要手段，隨著分布式發(fā)電技術(shù)、智能家居技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷成熟，將具有巨大發(fā)展?jié)摿?。以?jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo)的調(diào)度策略在給用戶帶來經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，會(huì)影響到用戶的用電舒適程度。由于用電費(fèi)用支出占家庭總支出的比例不同，用戶對用電經(jīng)濟(jì)性的要求呈現(xiàn)出較大差異，因此以用電經(jīng)濟(jì)性作為調(diào)度目標(biāo)并不能滿足用戶的多樣化需求。
本文針對包含光伏資源、儲(chǔ)能資源、負(fù)荷資源的戶用型微電網(wǎng)，以用戶滿意度最大為目標(biāo)函數(shù)建立了日前優(yōu)化調(diào)度模型。該模型通過協(xié)調(diào)控制光伏發(fā)電、儲(chǔ)能水平及可調(diào)節(jié)家居負(fù)荷，使得用戶的滿意度最大化。提出了遺傳和禁忌混合算法的模型求解方法。通過算例分析了不同峰谷電價(jià)比對微電網(wǎng)的削峰填谷能力和用戶滿意度的影響。
主要內(nèi)容
1.典型戶用型微電網(wǎng)模型
戶用型微電網(wǎng)包括分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷。分布式發(fā)電為小型光伏發(fā)電，工作在最大功率跟蹤MPPT）狀態(tài)，余電對儲(chǔ)能單元充電或向電網(wǎng)售電獲利。負(fù)荷主要來自家居照明、廚用、供熱、娛樂及其他生活電器等，根據(jù)使用時(shí)間、功率等運(yùn)行特性的不同，分為固定負(fù)荷、時(shí)移負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷3類。固定負(fù)荷是指使用時(shí)間和功率比較固定、不能進(jìn)行調(diào)度的負(fù)荷，如照明、電冰箱、電炊具等；時(shí)移負(fù)荷是指使用時(shí)間可以根據(jù)需要平移到別的時(shí)段、但功率比較固定的負(fù)荷，如洗衣機(jī)、電動(dòng)汽車、電熱水器等；可調(diào)負(fù)荷是指功率可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)、但使用時(shí)間比較固定的負(fù)荷，如空調(diào)等。
圖1戶用型微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.考慮用戶滿意度的戶用型微電網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度模型及求解
用戶滿意度包括舒適度和經(jīng)濟(jì)度兩方面，可以看作舒適度和經(jīng)濟(jì)度的乘積。假定在各時(shí)段電價(jià)無差異的情況下，用戶在典型負(fù)荷曲線的用電方式下其舒適度最高，在電價(jià)無差異情況下的負(fù)荷曲線稱為舒適度最大曲線，根據(jù)用戶在分時(shí)電價(jià)條件下的實(shí)際用電曲線和舒適度最大曲線的差異計(jì)算用戶的舒適度。以優(yōu)化運(yùn)行后用戶的電費(fèi)支出減少量與優(yōu)化運(yùn)行前的電費(fèi)支出之比作為經(jīng)濟(jì)度。
戶用型微電網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度以用戶滿意度最大為目標(biāo)，優(yōu)化變量為未來日24小時(shí)可調(diào)負(fù)荷和時(shí)移負(fù)荷的用電計(jì)劃。采用遺傳和禁忌混合算法對模型求解，通過遺傳算法對種群進(jìn)行全局搜索，當(dāng)遺傳算法接近于早熟時(shí)，對每個(gè)個(gè)體進(jìn)行禁忌搜索操作，使個(gè)體趨向于所在區(qū)域的局部最優(yōu)解，從而改善群體質(zhì)量。
3算例分析
（1）不同滿意度方案下的調(diào)度結(jié)果
分3種情況對戶用型微電網(wǎng)的日前優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行分析：
1）只考慮舒適度；
2）只考慮經(jīng)濟(jì)度；
3）綜合考慮滿意度。
圖2空調(diào)負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果
綜合考慮用戶滿意度時(shí)，通過合理安排可調(diào)負(fù)荷和時(shí)移負(fù)荷的使用時(shí)間和功率，在盡量減小對用戶舒適度影響的情況下，最大限度地提高用戶經(jīng)濟(jì)收益。與只考慮舒適度的用電習(xí)慣相比，舒適度下降了18%，但電費(fèi)支出減少了33%，總體滿意度提升了9%。
由于空調(diào)和電動(dòng)汽車等設(shè)備日用電量較大，在優(yōu)化調(diào)度時(shí)應(yīng)在滿足用戶基本用電需求的情況下盡可能地降低空調(diào)功率，同時(shí)將電動(dòng)汽車的充電時(shí)間移至夜間電價(jià)低時(shí)段，避免在電價(jià)高峰時(shí)段對電動(dòng)汽車充電。電熱水器和洗衣機(jī)等負(fù)荷由于使用時(shí)間相對較為固定，可在日常習(xí)慣的基礎(chǔ)上對使用時(shí)間作出適當(dāng)調(diào)整，以減少用戶的電費(fèi)支出。在舒適度方面，方案2對用戶的舒適度影響最大，方案3次之，方案1對舒適度無影響。
圖3微電網(wǎng)與電網(wǎng)交換功率曲線
優(yōu)化調(diào)度后18:00—22:00負(fù)荷高峰時(shí)段戶用型微電網(wǎng)的交換功率明顯下降，尤其在只考慮經(jīng)濟(jì)度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度時(shí)最為明顯，綜合考慮滿意度和只考慮經(jīng)濟(jì)度的2種調(diào)度方式下用戶與電網(wǎng)的交換功率峰值分別下降了27%和42%。同時(shí)，由于將電動(dòng)汽車等部分時(shí)移負(fù)荷的充電時(shí)間轉(zhuǎn)移，夜間低電價(jià)時(shí)段的負(fù)荷明顯提升，削峰填谷效果明顯。
（2）分時(shí)電價(jià)對用戶滿意度的影響分析
以總滿意度最大為目標(biāo)，對不同分時(shí)電價(jià)比對用戶滿意度的影響情況進(jìn)行了仿真分析。
圖4峰谷電價(jià)比與用戶滿意度關(guān)系
隨著峰谷電價(jià)比的提高，用戶的用電經(jīng)濟(jì)度逐漸提升，而用電舒適度則逐漸下滑，綜合滿意度呈現(xiàn)出先升后降的趨勢。當(dāng)峰谷電價(jià)比<6時(shí)，用戶的總體滿意度>1，并在峰谷電價(jià)比為4.5時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)峰谷電價(jià)比>6時(shí)，用戶的總滿意度<1，此時(shí)峰谷電價(jià)比越大，總滿意度越低。由此可見，合理的峰谷電價(jià)比是引導(dǎo)用戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)的重要因素。峰谷電價(jià)比設(shè)置過低，則用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的激勵(lì)不足，達(dá)不到電網(wǎng)削峰填谷的目的；而峰谷電價(jià)比設(shè)置過高，則會(huì)降低用戶的滿意度，損害用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的積極性，同樣不利于需求側(cè)響應(yīng)的實(shí)施和推廣。
結(jié)論
1）以滿意度最大為目標(biāo)對戶用微電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，可以綜合考慮用戶的用電舒適度和經(jīng)濟(jì)性，為用戶提供差異化、個(gè)性化的用電方案。
2）戶用型微電網(wǎng)進(jìn)行合理調(diào)度可以有效降低用戶的電費(fèi)支出，同時(shí)由于用戶將負(fù)荷從電價(jià)高時(shí)段平移至電價(jià)低時(shí)段，有利于降低上級(jí)電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段的供電壓力，實(shí)現(xiàn)其削峰填谷的目的。
3）合理的峰谷電價(jià)比是引導(dǎo)用戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)的重要因素。若峰谷電價(jià)比設(shè)置過低，則用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的激勵(lì)不足，達(dá)不到電網(wǎng)削峰填谷的目的；而若峰谷電價(jià)比設(shè)置過高，則會(huì)降低用戶的滿意度，損害用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的積極性，同樣不利于需求側(cè)響應(yīng)的實(shí)施和推廣。
