慧工業(yè)園區(qū)雙層優(yōu)化調(diào)度模型探討摘要：?jiǎn)螌诱{(diào)度多忽略用戶側(cè)利益或在確定用戶側(cè)H標(biāo)的權(quán)重時(shí)產(chǎn)生了較大的主觀性，為解決這個(gè)問(wèn)題，多層優(yōu)化理論彼引入了優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域。本文基于對(duì)智慧工業(yè)園區(qū)參與源荷互動(dòng)調(diào)度的分析，綜合考慮供電公司與園區(qū)企業(yè)的收益，面向智慧工業(yè)園區(qū)用戶建立雙層優(yōu)化調(diào)度模型。關(guān)鍵詞：多層優(yōu)化；智慧工業(yè)園區(qū)；雙層優(yōu)化調(diào)度模型引言隨著新能源扶持政策力度加大及應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，風(fēng)電、光伏等清潔能源入駐到各類園區(qū)中，供電側(cè)作為傳統(tǒng)調(diào)度計(jì)劃的實(shí)施者，面對(duì)能源消納問(wèn)題，往往以消納量最大和系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為L(zhǎng)J標(biāo)，建立源荷協(xié)調(diào)多LI標(biāo)優(yōu)化模型。但這種單層調(diào)度研究，多忽略用戶側(cè)希望通過(guò)參與系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行降低自身用電成本的需求；或山于單層多U標(biāo)規(guī)劃的特點(diǎn)而在確定用戶側(cè)U標(biāo)的權(quán)重時(shí)產(chǎn)生了較大的主觀性。智慧園區(qū)是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將人、車和關(guān)鍵物資的位置信息納入到園區(qū)管理流程中，使得園區(qū)不但可以承擔(dān)靜態(tài)的監(jiān)控，而且還可以通過(guò)實(shí)時(shí)追蹤進(jìn)行工作調(diào)配、人、車疏導(dǎo)、物資調(diào)度以及相關(guān)的應(yīng)急指揮功能。相較于傳統(tǒng)能源管理系統(tǒng)，智慧園區(qū)中能源管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)源廣泛、用戶多樣、功能要求多樣化等特點(diǎn)，其建設(shè)從某種程度上為解決上述問(wèn)題提供了良好的平臺(tái)。智慧園區(qū)內(nèi)企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)基于用電信息采集系統(tǒng)的需求響應(yīng)，技術(shù)上高度集成的配用電體系使其有能力參與電力系統(tǒng)源荷互動(dòng)措施，實(shí)現(xiàn)了智能園區(qū)有序用電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。智慧園區(qū)的建設(shè)將電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行山供電側(cè)一方參與的格局變?yōu)榘l(fā)電側(cè)和用戶側(cè)兩方共同參與。此時(shí)，調(diào)度中心制訂調(diào)度計(jì)劃時(shí)會(huì)考慮雙方利益并進(jìn)行協(xié)調(diào)。因此，本文采用雙層優(yōu)化的形式進(jìn)行建模。1智慧工業(yè)園區(qū)參與源荷互動(dòng)調(diào)度策略分析1.1智慧工業(yè)園區(qū)互動(dòng)能力分析。（1） A耗能企業(yè)占據(jù)了園區(qū)能耗的主要部分，是互動(dòng)的主要參與者。它有如下特性：受天氣狀況影響較小，各個(gè)季度負(fù)荷波動(dòng)很小，減少了調(diào)度計(jì)劃因企業(yè)負(fù)荷變化而引起的調(diào)整次數(shù)；信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完善，提升了調(diào)度指令的執(zhí)行效率，減少了信息孤島對(duì)企業(yè)參與的限制。（2） 儲(chǔ)能設(shè)施也是互動(dòng)的參與者。能夠平抑負(fù)荷波動(dòng)，提高能源利用效率。（3） 園區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車可利用清潔能源發(fā)電的反調(diào)峰特性，避峰充電，節(jié)省電費(fèi)。1?2源荷互動(dòng)策略分析。智慧工業(yè)園區(qū)參與電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行架構(gòu)如圖2所示。以能源管理系統(tǒng)為平臺(tái)，調(diào)度架構(gòu)分為電網(wǎng)層和智慧工業(yè)園區(qū)層。調(diào)度策略如下：（1） 電網(wǎng)層負(fù)責(zé)整體協(xié)調(diào)，在制訂調(diào)度計(jì)劃時(shí)將智慧工業(yè)園區(qū)作為等效負(fù)荷或發(fā)電廠，保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率平衡。（2） 智慧工業(yè)園區(qū)能源管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集園區(qū)內(nèi)部負(fù)荷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并根據(jù)園區(qū)內(nèi)部分布式電源的出力能力計(jì)算各時(shí)段園區(qū)功率缺額或多余出力，將計(jì)算結(jié)果提交至各級(jí)調(diào)度中心。智慧工業(yè)園區(qū)作為獨(dú)立微網(wǎng)，利用需求響應(yīng)措施對(duì)園區(qū)內(nèi)部負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，充分調(diào)動(dòng)柔性負(fù)荷參與園區(qū)能量管理，以經(jīng)濟(jì)性為目的保證園區(qū)內(nèi)部實(shí)時(shí)功率平衡。（3） 各級(jí)調(diào)度中心計(jì)及智慧工業(yè)園區(qū)功率流動(dòng)，在其岀力富余時(shí)將其等效為發(fā)電廠，在其出現(xiàn)功率缺額時(shí)將其等效為負(fù)荷，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)及系統(tǒng)園區(qū)外淸潔能源出力預(yù)測(cè)制訂調(diào)度計(jì)劃，同時(shí)兼顧智慧工業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)性。（4）智慧工業(yè)園區(qū)能源管理系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度中心下達(dá)的調(diào)度計(jì)劃，并通過(guò)對(duì)園區(qū)內(nèi)負(fù)荷能效分析，制訂園區(qū)能源管理方案。高耗能負(fù)荷參與激勵(lì)型需求響應(yīng)方案.并利用穌谷分時(shí)電價(jià)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)施和電動(dòng)汽車的用能進(jìn)行引導(dǎo)?使其部分蚯荷向低谷時(shí)期轉(zhuǎn)移。園區(qū)內(nèi)部可調(diào)度單元均由園區(qū)進(jìn)行調(diào)度。2雙層優(yōu)化調(diào)度模型（4）模型求解。本文模型為二層非線性規(guī)劃問(wèn)題，求解過(guò)程基于迭代交替求解的思想，考慮到上層模型非線性的特點(diǎn).對(duì)于上層模型采用遺傳算法進(jìn)行求解，并在求解過(guò)程中根據(jù)機(jī)會(huì)約束是否成立對(duì)個(gè)體適應(yīng)度進(jìn)行修正；對(duì)于下層模型，采用MATLAB軟件進(jìn)行求解，同時(shí)利用蒙特卡洛模擬的方法校驗(yàn)機(jī)會(huì)約束是否成立。3算例分析（1） 算例參數(shù)設(shè)宜。算例采用某風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和某地負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量40MW,光伏電站裝機(jī)容量30MW,釆用實(shí)時(shí)電價(jià)，電源采用常規(guī)機(jī)組兩臺(tái)。園區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車6輛，參考某品牌電動(dòng)巴士實(shí)際參數(shù)。電動(dòng)車設(shè)宜為00:00-06:00完成充電，采用儲(chǔ)能設(shè)施1套。要求儲(chǔ)能設(shè)施荷電狀態(tài)在調(diào)度周期開(kāi)始和結(jié)朿時(shí)保持一致。髙耗能負(fù)荷參與可中斷負(fù)荷計(jì)及參與容量、參與時(shí)間及次數(shù)等約朿。系統(tǒng)備用約束的置信度a設(shè)為0.85o（2） 調(diào)度結(jié)果與分析。為體現(xiàn)雙層調(diào)度模型的特點(diǎn)，并驗(yàn)證其可行性，本文分別在三種場(chǎng)景下進(jìn)行了調(diào)度計(jì)劃仿真：?jiǎn)渭兛紤]電網(wǎng)公司運(yùn)行成本的單層調(diào)度模式；單純考慮智慧工業(yè)園區(qū)購(gòu)電成本的單層調(diào)度模式：綜合考慮電網(wǎng)公司和智慧工業(yè)園區(qū)雙方利益的雙層優(yōu)化調(diào)度模式。三種場(chǎng)景下均實(shí)現(xiàn)智慧園區(qū)與外部供電單元的聯(lián)合調(diào)度，采用相關(guān)約束條件。場(chǎng)景1和場(chǎng)景2分別以上層和下層目標(biāo)函數(shù)作為目標(biāo)進(jìn)行單目標(biāo)調(diào)度，場(chǎng)景3合兩層目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行雙層調(diào)度。結(jié)果及分析如下。1）經(jīng)濟(jì)成本結(jié)果。三種調(diào)度模式下的電網(wǎng)公司運(yùn)行成本和智蔥工業(yè)園區(qū)運(yùn)行成本已分析得知?？梢钥闯鋈N調(diào)度模式的利益?zhèn)戎攸c(diǎn)有所不同，調(diào)度模式1和2下分別側(cè)重電網(wǎng)公司側(cè)和智蔥工業(yè)園區(qū)側(cè)的利益，而調(diào)度模式3則在兩者的基礎(chǔ)上加以綜合，在以電網(wǎng)公司利益為主的情況下，兼顧了智慧工業(yè)園區(qū)購(gòu)電成本。因?yàn)槌浞掷弥鞘[工業(yè)園區(qū)內(nèi)部資源進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化，減少用電成本。2）需求響應(yīng)結(jié)果。三種調(diào)度模式下，高耗能負(fù)荷參與激勵(lì)型需求響應(yīng)情況如圖2所示。負(fù)荷調(diào)用情況在圖中表示為等效發(fā)電出力的形式，當(dāng)負(fù)荷削減時(shí)，視其發(fā)電出力為正，負(fù)荷上調(diào)時(shí)，視其發(fā)電出力為負(fù)?？梢钥闯?，隨著智慧工業(yè)園區(qū)側(cè)利益在優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)考慮中所占比重的上升，可中斷負(fù)荷凋用量明顯上升。因?yàn)轶{耗能負(fù)荷參與激勵(lì)型需求響應(yīng)時(shí)所獲補(bǔ)貼可降低智慧工業(yè)園區(qū)購(gòu)電成本，同時(shí)該補(bǔ)貼作為電網(wǎng)公司的運(yùn)行成本加以核算。3）機(jī)會(huì)約束置信度對(duì)調(diào)度結(jié)果的影響。圖3所示為不同宜信度下系統(tǒng)失負(fù)荷情況。隨著置信度的下降，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用滿足約束的概率也會(huì)逐漸下降，失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大，失負(fù)荷量隨之上升。置信度下降時(shí)，淸潔能源岀力在其波動(dòng)較大區(qū)域的出現(xiàn)概率逐漸增加，使得系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用需求增加。當(dāng)常規(guī)機(jī)組到達(dá)其出力極限或爬坡能力不足，儲(chǔ)能設(shè)備出力接近極限或出力能力不足，需求響應(yīng)調(diào)用雖接近或到達(dá)上限時(shí)，系統(tǒng)則無(wú)法滿足旋轉(zhuǎn)備用需求，需切負(fù)荷以保持功率平衡匚由以上分析可知，相較于傳統(tǒng)單目標(biāo)調(diào)度模型，雙層調(diào)度模型具有一泄靈活性，在保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低電網(wǎng)公司運(yùn)行成本.兼顧了智慧工業(yè)園區(qū)作為重要可調(diào)度資源集成平臺(tái)的利益，避免了單層多目標(biāo)模型中對(duì)用戸目標(biāo)權(quán)重的主觀確定，提升了客觀性。4結(jié)朿語(yǔ)綜上所述，本文對(duì)智蔥工業(yè)園區(qū)的結(jié)構(gòu)和調(diào)度潛力進(jìn)行了分析，考慮了園區(qū)中主要的可調(diào)度資源，針對(duì)電網(wǎng)調(diào)度管理體系提出了雙層優(yōu)化調(diào)度模型。（1）雙層調(diào)度模式兼顧了電網(wǎng)側(cè)和智慧工業(yè)園區(qū)側(cè)雙方利益，與電力系統(tǒng)多層調(diào)度體系相適應(yīng)，且可普及至多智慧工業(yè)園區(qū)情況.具有較大的靈活性和兼容性。(2)智慧工業(yè)園區(qū)內(nèi)部可調(diào)度資源具有較好的源荷互動(dòng)潛力，可靈活參與需求響應(yīng)項(xiàng)目,降低系統(tǒng)常規(guī)機(jī)組投入。智慧園區(qū)作為智能電網(wǎng)技術(shù)的深度利用形式，針對(duì)不同種類負(fù)荷有不同表現(xiàn)形式。今后應(yīng)針對(duì)智慧工業(yè)園區(qū)參與源荷互動(dòng)運(yùn)行的調(diào)度