电网供电系统电力负荷调控系统

[立项背景]

随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，促使现代化社会生产和生活用电的需求量不断上升，导致用电负荷的峰谷差将日益增大，同时气候和季节的变化也会对负荷需求产生较大影响。在用电高峰时段，用电负荷的需求往往不能得到满足且日趋严峻，难以有效控制。当前难以依靠提高现有发电设备的出力来缓解供需矛盾，所以从需求侧入手挖掘负荷侧资源不失为一种解决电力供应短缺的重要手段。若能将用电高峰时段的部分负荷转移至低谷时段，充分利用低谷时段被闲置的电力资源，这将大大缓解电网在用电高峰时期的供电压力，同时对调整用户用电结构的研究具有十分重要的意义。

[内涵和主要做法]

（一）内涵

电网供电系统电力负荷均衡调控是实现电网需求侧管理的关键，需要采用基于电价因素的负荷调控策略。基于此提出了在分时电价不同区段下，运用光储出力与负荷用电量综合调控策略。依据调控策略，计及用户售电收益、可中断收益、购电花费及政府补贴，提出用户用电收益最大的负荷调控数学模型，采用遗传算法MATLAB优化程序求解该数学模型，并分析不同时刻的负荷优化调整量，引导用户调整用电行为，实现电力负荷的均衡调控。

（二）主要做法

光伏发电作为一种直接利用太阳能的发电技术，发展潜力巨大。而蓄电池等储能技术的应用则具有削峰填谷、平滑负荷曲线和提高供电可靠性的作用。配备有相应储能装置的并网光伏发电，既可作为负荷的供电电源又可作为调峰源使用。又由于可中断负荷和分时电价这两类需求响应中存在着电价沟通的内部联系，两者可以实现互补、消峰填谷的作用。负荷调控策略的设计中考虑了上述影响因素，并遵循如下原则：

（1）电网功率供需平衡；

（2）用户参与响应；

（3）含有分布式清洁能源的情况下优先使用清洁能源进行就近供电，储能和大电源作为备用以确保系统稳定可靠。

在含有分布式光伏储能的情况下，光伏强度充足时，优先使用光伏发电满足负荷需求，剩余电量按比例分配；光伏强度不断减弱时，储能作为主要供电电源满足负荷需求。当储能不能满足负荷需求时，若分时电价处于高峰期，可中断部分负荷，若分时电价处于平波或波谷期，向大电网购电以确保系统稳定可靠，实现用户的收益最大化。

用电收益最大的负荷优化调控目标函数如下式：

 EMBED Equation.3 


除满足系统有功功率平衡等约束条件外，还需对发电系统出力区间、负荷在调控过程中的功率平衡进行约束。

所建立的最优负荷调控数学模型，其目标函数和约束是非线性、不连续性的。为了保证优化的效果 ，选用遗传算法进行优化问题的求解。遗传算法既具有进化计算的特征，又具有自身的特点，在电力系统优化规划中得到了成功的应用。在优化求解程序中调用了MATLAB仿真软件提供的遗传算法工具箱。遗传算法求解最优负荷调整量。种群规模为20，终止迭代代数为 50 代。仿真研究表明，建立的负荷优化调控数学模型能够均衡调控负荷，负荷调控策略便于实施，能使用户自发自用，提高了用电能效、增加了经济效益。

[原理或机理]

电力负荷均衡调控是电网调度的发展趋势，对提高电网安全稳定运行能力、吸纳新能源入网以及提升电力资源优化配置等方面具有重要作用。针对负荷调控，所提出了负荷用电量综合调控策略，建立了用户收益最大的负荷调控数学模型，并采用MATLAB遗传算法求解出了负荷优化调整量，以实现负荷曲线的优化调整，验证了该调控策略的有效性和经济性，缩减了大电网在供电峰值时的供电压力。

[创新点和值得学习借鉴之处]

1.电力负荷均衡调控系统从需求侧入手，挖掘负荷侧资源，引导用户科学合理用电，实现消峰填谷，节约用电。

2.电力负荷均衡调控系统引入分时电价和可中断负荷，建立负荷调控模型，满足用户用电需求，提高了用电能效、增加了经济效益。

[实施应用前后效果情况]

该调控系统已在呼和浩特供电局所管辖的用户企业中展开应用，可以合理调整用户用电结构，满足用户用电需求，避免用户在电价峰值购电，同时上网卖出剩余电量，以获得最大的经济效益，起到了有效平抑峰谷差的作用。通过实践表明，该系统极大地提升了用户供电的可靠性，满足用户用电需求。该套调控系统在内蒙古电网中一千多个用电企业中展开推广，可节省费用开支0.13元/kW·h，一个月节省电费5万元，一年节省电费60万元。

[推广价值及范围]

电力负荷均衡调控系统具有通用性，不仅可以在呼和浩特供电局所管辖的用户企业中使用，同时也适用于蒙西电网下其他用户单位的负荷调度管理，对于解决电力用户负荷调度所普遍存在的平抑峰谷差及引导用户用电的问题，其方案也是值得参考的。因此该项目研究成果将具有重要的应用价值与应用前景。