基于源网荷互动的分布式能源消纳方法

贾璐,张锐峰,周佳明, 徐维佳

(国网宁夏电力有限公司宁东供电公司，宁夏 灵武 750411)

随着我国电力消费在一次能源消费中占比日趋增加[1]，电力的重要性日益凸显。“大规模存储电能”仍是世界性的难题，特别是当大规模间歇式可再生能源发电并入电网后，如何消纳间歇式可再生能源发电，并保障源-网-荷的平衡，给电网运行管理和控制带来了极大的挑战[2]。目前，新兴的分布式能源主要有光伏和风电，与传统能源相比，光伏与风电的可控性较差，具有很强的波动性、间歇性和不确定性，传统的发电预测方法对新能源发电预测准确率低，从而影响电网的调度决策[3]。另外，新能源接入会对电网系统的潮流分布进行改变，为保障电网的电压稳定性，新能源发电机组需根据电网调度快速响应。传统的新能源控制不能满足智能调度需求，不能快速、精确地响应调度的功率控制[4]，给电网安全稳定运行带来了较大的影响。

已有学者对如何消纳分布式能源做了研究，文献[5]提出了基于数值天气预报的预测模型，即利用气象部门提供的数值气象预报模型，对风电场或附近某个点的天气情况(主要包括风速、风向、气温、气压等参数)进行预测，建立预测模型，并结合其他输入，将数值气象预报模型的预测值转换成风电场的功率输出。文献[6]提出了基于NWP的短期风电功率预测方法，采用的预测方法为反向传播(BP)神经网络，但气象预报模型计算复杂，预测的准确率较低。源网荷互动是一种包含电源、电网、负荷的整体综合能源解决方案，可精准控制园区内中断的用电负荷和分布式发电资源，提高电网安全运行水平，可解决清洁能源消纳过程中电网经济型运行等问题[7]。

本文以电力物联网源网荷全域感知的电网运行、环境和负荷为基础，提出了1种基于源网荷互动的分布式能源消纳方法。该方法建立了分布式能源总功率预测方法，实现对风电、光伏等新能源发电功率进行预测。重点分析了分布式能源发电波动影响因子，在基于源网荷互动的基础上，采用离群点自趋优算法，实现新能源机组有功功率精准控制，最后通过算例以及实际应用结果对所提技术方案进行验证。

1 分布式能源消纳架构

基于源网荷互动的分布式能源消纳整体架构如图1所示。该架构主要包括4个环节：分布式能源总功率预测、分布式能源发电波动影响分析、源网荷互动分析和基于离群点自趋优的新能源机组控制。

图1 基于源网荷互动的分布式能源消纳方法架构

分布式能源总功率预测通过电力物联网感知环境数据、电网数据和机组数据，结合新能源发电机组的状态、功率限制等情况，清除冗余及无效数据，实现新能源机组发电功率的准确预报，为电网调度决策提供重要的参考。基于离群点自趋优的新能源机组控制模型可以根据环境情况、电网运行和负荷互动情况，自动控制新能源设备的启停情况。通过多数据的采集和建模，采用离群点自趋优的新能源机组控制算法，结合多边界条件控制，结合反馈控制，实现新能源机组的精准控制，在部分新能源设备故障时，根据综合分析结果调节各新能源机组功率分配值。

2 分布式能源消纳模型

现有大量的研究针对“社工+义工”合作模式路径提出了一系列可行性的路径：政府体制转轨、政策法规建设、社工自身队伍建设、义工管理制度、民间组织培育、建立信息资源共享平台等。在新常态下，社工与义工联动面临新的机遇和挑战，而社会资本视角有利于探讨以社区为本的“社工+义工”联动模式治理的新路径。

1.4.2 临床效果 临床效果评价的标准如下：无效：没有明显改善临床症状，也没有明显改善阴道壁的局部炎症反应，阴道分泌物的清洁度为III～IV度。有效：明显减轻临床症状，明显改善阴道壁充血但未完全消退，阴道分泌物的清洁度为II～III度。显效：没有临床症状，淡粉色或苍白色的阴道壁，阴道分泌物的清洁度为I～II度。临床有效率=（有效+显效）/总例数×100.00%[4]。

2.1 分布式能源总功率预测模型

采用自回归移动平均(ARMA)算法的分布式能源预测模型为随机的时间序列模型，在自回归(AR)中，设L为滞后延迟因子，yi为新能源时间序列，Ly=y1-i，p为自回归的阶数，εi为环境白噪声，AR(p)为

φ(L)y=εi

(1)

步骤4：构建源网荷互动分析矩阵，通过研究开展清洁能源与电力用户互动、交易，促进新能源消纳，提高电网运行效率。

y(t)=θ(L)εi

(2)

自回归移动平均(ARMA)算法AMRA(p,q)为

φ(L)yi=θ(L)εi

(3)

在平稳时间序列下建模，采用ARMA方法预测新能源的发电功率，根据线性时间趋势及回归中的滞后阶数p,保证εi最小，如果y1-i的系数不为零，那么yi序列即为平稳的。

步骤2：对新能源机组的发电出力波动按类型进行统计和分析，采用风光互补控制方法，平移系统功率波动。

2.2 分布式能源发电影响分析

分布式能源发电受天气影响较大[8]。一般情况下白天的太阳能充足，风能偏少，夜晚风能充足而不具备太阳能发电条件。同时，在不同的季节，风、光能也不一样，夏季风能偏少，太阳能充足；冬季风能充足，太阳能偏少。太阳能与风能具有在时间和季节上的一定互补性[9]，在分布式能源发电方面，可以综合利用风光互补发电系统来缓解太阳能发电和风能发电的间歇性。

因此，设计分布式能源发电模型时，考虑接入多种分布式能源可有效地对风、光、储多能互补系统进行控制，平抑系统功率波动、峰谷调控及合理控制储能系统充放次数，提高使用寿命。

2.3 高渗透的源网荷互动分析

高渗透的源网荷互动分析，是指电源、负荷、电网3者间通过多种交互形式，实现更经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡的能力[10]。源网荷互动分析本质上是1种能够实现能源资源最大化利用的运行模式[11]。

“互联网+”背景下科技型小微企业创业行为关键影响因素研究 ……… 张 楠，斯 姣，张旭军，曹 洁（59）

步骤1：针对电力物联网环境、源网荷数据进行分析，预测出分布式能源发电机组的总功率，同时，有效地去除无效的环境及气象数据。

图2 高渗透源网荷互动分析架构

2.4 基于离群点自趋优的新能源机组控制

基于分布式能源机组发电精准预测、分布式能源发电影响分析和高渗透的源网荷互动分析，开展基于离群点自趋优的新能源机组自律控制。

离群点自趋优算法采用1种基于密度的异常检测算法，如图3所示。对于负荷L1集合的点，整体间距、密度、分散情况较为均匀，可以认为是同一簇；对于负荷L2集合的点，判定为一簇。分布式能源U1与U2点相对孤立，可以认为是异常点或离散点。离群点自趋优算法满足负荷L1和L2这种密度分散情况迥异的集合的异常点识别，由图3可知，L2与U2处于同一负荷密度点，可将分布式能源U2发电机组的出力分配给负荷点L2。

图3 离群点自趋优算法

设d(L,U)为负荷L和分布式能源机组U之间的距离；第k距离对于点L的第k距离定义为dk(L)=d(L,U)，L离群点自趋优算法为

(4)

通过自律控制，可有效降低分布式能源机组出力波动对电网的负面影响，提高分布式能源的可控性和友好性，实现分布式能源自治，实现分布式能源发电机组有功功率的精准控制，降低全场功率波动，具备对电网频率、电压变化的快速响应能力。

3 分布式能源消纳方法推演仿真流程

综上所述，基于源网荷互动的分布式能源消纳控制方法流程见图4。

基于源网荷互动的分布式能源消纳算法可以用于求解复杂情况下分布式能源消纳的优化求解过程。离群点自趋优控制，通过数据密度的异常进行分析，实现分布式能源综合控制，可大幅提高分布式能源的利用效率。

图4 基于源网荷互动的分布式能源消纳控制

相对于传统电网的优化分析，高渗透的源网荷互动转变为对整个调度周期运行经济性的优化，考虑功率平衡约束、潮流约束、电源发电功率限制等约束外，还考虑了分布式电源出力与负荷的不确定性，提高电网的主动控制能力和经济运行水平，提高电网中可再生能源利用效率，促进分布式能源就近消纳。高渗透的源网荷互动分析架构如图2所示。

②利用机械变频机组进行变频。购置极数、频率不同的两台卧式电机，同轴连接。其中一台电动机接电网侧，工作在发电机状态，在50Hz工频下运行；另一台电动机在低于工频的某一频率，产生一个低频小电网，带动同步机组倒转发电，从而将水泵机组由额定转速降低至相应的发电转速，从而提高发电效率。这种方式在刘老涧站、泗阳站都有成功的运用经验。

步骤3：判断新能源机组的发电出力波动率是否在鲁棒控制范围内，如果在控制范围内，则开展控制分析程序。

社会因素是制约农村居民点复垦的重要因素。一个地区农村外出从业人员与农业从业人员比例可以间接反映农民要求改善居住条件和进城的愿望，从而说明农民对复垦的支持程度[12]。另外，一个地区的区位水平越好，交通越便利，其农村居民点复垦就越容易进行，复垦成本就越低。因此，选取农村外出从业人员与农业从业人员比例以及路网密度作为农村居民点复垦潜力的社会指标。

移动平均MA(q)为

步骤5：基于离群点自趋优的新能源机组控制根据环境情况、电网运行和负荷互动情况，自动控制新能源设备的启停情况，通过多数据的采集和建模，并结合多边界条件进行控制。

2.4 两组孕妇行为习惯评分比较 观察组孕妇合理膳食、适当运动、卫生习惯、定期产检、自测血糖等行为习惯评分均高于对照组，两组比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

步骤6：结合反馈控制，判断控制算法是否为最优，以实现新能源机组的精准控制。

以宁东基地新能源纳情况为例，采用基于源网荷互动的分布式能源消纳方法，并与传统消纳方法进行比较，结果如表1所示。

由于反比例函数动点问题与其它动点问题相比出现次数相对较少，题目难度亦相对较低。这一种类动点问题的主要目的是让学生较好地了解点的运行流程，分类讨论现象通常不会出现，只有一个未知量，对于其函数关系式的计算也较为简单，因此初中数学教师在日常教学期间应主要培养与提高学生对这一类型函数动点问题的解决信心。

上人梯搭设完毕后，经工程技术、质量、安全部门人员、公司质量、安全部门共同验收合格后，挂牌使用。使用过程中加强日常检查和维护，且经受住了大风大雨的考验，在大直径煤仓施工中未发生质量和安全问题。

表1 消纳对比

由表1可见，使用基于源网荷互动的分布式能源消纳方法后，分布式能源的消纳较传统方法提高了25.11%，由此可见，基于源网荷互动的分布式能源消纳方法能根据电网变化情况，自趋优控制发电机组，做到最大化的分布式能源消纳，大幅提高园区分布式能源的经济运行水平。

4 结 论

本文提出了基于源网荷互动的分布式能源消纳方法，并将其控制策略仿真应用于宁东基地工业园。在分布式能源总功率预测方面，可充分计及新能源机组、功率限制、环境等影响因素，精准地预测分布式能源功率；在高渗透的源网荷互动分析方面，基于多种电源、负荷、电网交互方式，提升电力系统功率动态平衡；在基于离群点自趋优的新能源机组控制方面，根据电网运行的情况，自动调控分布式能源、电网资源，实现分布式能源最大化消纳的目的，促进分布式能源消纳向智能控制化发展。