中國儲能網(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)實現(xiàn)用戶個性化、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，會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)使用時間、功率等運(yùn)行特性的不同，分為固定負(fù)荷、時移負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷3類。固定負(fù)荷是指使用時間和功率比較固定、不能進(jìn)行調(diào)度的負(fù)荷，如照明、電冰箱、電炊具等；時移負(fù)荷是指使用時間可以根據(jù)需要平移到別的時段、但功率比較固定的負(fù)荷，如洗衣機(jī)、電動汽車、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。假定在各時段電價無差異的情況下，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)用戶在分時電價條件下的實際用電曲線和舒適度最大曲線的差異計算用戶的舒適度。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小時可調(diào)負(fù)荷和時移負(fù)荷的用電計劃。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，對每個個體進(jìn)行禁忌搜索操作，使個體趨向于所在區(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，通過合理安排可調(diào)負(fù)荷和時移負(fù)荷的使用時間和功率，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)和電動汽車等設(shè)備日用電量較大，在優(yōu)化調(diào)度時應(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，同時將電動汽車的充電時間移至夜間電價低時段，避免在電價高峰時段對電動汽車充電。電熱水器和洗衣機(jī)等負(fù)荷由于使用時間相對較為固定，可在日常習(xí)慣的基礎(chǔ)上對使用時間作出適當(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，由于將電動汽車等部分時移負(fù)荷的充電時間轉(zhuǎn)移，夜間低電價時段的負(fù)荷明顯提升，削峰填谷效果明顯。
（2）分時電價對用戶滿意度的影響分析
以總滿意度最大為目標(biāo)，對不同分時電價比對用戶滿意度的影響情況進(jìn)行了仿真分析。
圖4峰谷電價比與用戶滿意度關(guān)系
隨著峰谷電價比的提高，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)峰谷電價比<6時，用戶的總體滿意度>1，并在峰谷電價比為4.5時達(dá)到最大值；當(dāng)峰谷電價比>6時，用戶的總滿意度<1，此時峰谷電價比越大，總滿意度越低。由此可見，合理的峰谷電價比是引導(dǎo)用戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)的重要因素。峰谷電價比設(shè)置過低，則用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的激勵不足，達(dá)不到電網(wǎng)削峰填谷的目的；而峰谷電價比設(shè)置過高，則會降低用戶的滿意度，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，同時由于用戶將負(fù)荷從電價高時段平移至電價低時段，有利于降低上級電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段的供電壓力，實現(xiàn)其削峰填谷的目的。
3）合理的峰谷電價比是引導(dǎo)用戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)的重要因素。若峰谷電價比設(shè)置過低，則用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的激勵不足，達(dá)不到電網(wǎng)削峰填谷的目的；而若峰谷電價比設(shè)置過高，則會降低用戶的滿意度，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)的實施和推廣。
