微电网经济运行研究综述

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【摘 要】微电网是多种能源横向互济、源网荷纵向协调的微型电网系统，是传统大电网的有益补充，是智能电网的重要组成部分。经济性是阻碍微电网大规模成熟发展的首要原因，也是优化微电网运行需要考虑的重要因素。本文从研究微电网经济运行的必要性出发，阐述了国内外微电网经济运行的研究现状，并总结了目前研究微电网运行经济性的技术手段和方法，最后对未来微电网经济运行研究的发展做了总结和展望。

【关键词】微电网 经济运行 综述

1 引言

近日，国家能源局《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，该指导意见的再次引发了社会各界对微电网的关注。微电网是将风力发电、光伏发电、微型燃气轮机和燃料电池等分布式电源，与储能装置、控制装置和负荷结合，能同时提供冷、热、电能的智能化微型电网[1]。

近年来随着环保问题日益凸显，关系国家经济命脉和国计民生的能源电力领域也逐渐开始寻求绿色化、清洁化可持续发展道路。在国家能源战略层面大力推进智能电网建设，国家深化电力体制改革鼓励发展可再生能源，以及分布式发电技术日臻成熟之际，微电网作为风力发电、光伏发电等可再生能源的消纳平台，逐渐成为了人们关注的焦点。然而微电网的推广应用一直以来受到经济性的阻碍，因此微电网的经济运行研究成为微电网能否大规模应用的一个关键因素。

2 微电网经济运行研究现状

对于微电网经济运行的研究，目前世界上尚未有成熟、统一的理论体系，但大多在借鉴传统大电网经济调度原则的基础上，针对具体的微电网作相应研究。

在传统大电网的经济调度领域，由于各水火电机组的耗量特性大致相同，可以利用所谓的“等耗量微增率准则”来对有功负荷进行最优分配，实现电力系统的经济运行；而对于微电网，包含的发电机组多种多样，且各自的耗量特性各不相同，因而无法参照“等耗量微增率准则”进行经济运行，只能参考传统大电网，按照一次能源消耗（或者成本费用）最少的调度准则来进行最优化分析计算。

从数学上讲，传统大电网的经济运行，即常规水火电机组间有功负荷的最优分配

问题是一个非线性规划问题[2]：

在满足等约束条件和不等约束条件：

的前提下，使目标函数： 为最优。上述式子中，f、g分别为等约束和不等约束条件，C为目标函数；x、u和d分别为状态变量、控制变量和扰动变量。

微电网的经济运行问题也属此类问题，但由于微电网中各可再生能源机组的耗量特性大相径庭，导致了其在研究过程中的一些“个性”。下面从微电网经济运行研究的技术方面，简要总结目前的研究现状。

2.1 目标函数

目标函数方面，传统大电网的经济运行通常以系统全局经济效益最优，即全系统一次能源消耗最少或全网有功网损最少为目标函数；而对于微电网的经济运行，目前大多数研究以微电网的运行成本最少为目标函数，即：

式中F为微电网在一日之内的运行成本，具体包括燃料成本、运维成本、初始投资折旧成本、污染物治理成本以及并网型微电网与大电网的电能交易成本等等，都是关于各可再生能源机组有功出力Pi的函数。各类研究选取的理论依据各不相同，因而可能各种成本函数也不尽相同，选取的成本模型越精确，就越能准确的用来描述表达微电网的运行成本。

2.2 等约束条件

与传统大电网的经济运行一样，等约束条件主要考虑微电网系统的有功功率平衡。

2.3 不等约束条件

与传统大电网的经济运行一样，不等约束条件中需要考虑潮流约束和各机组的有功出力约束，除此之外微电网经济运行的不等式约束还需考虑相关机组有功出力的爬坡率约束、与大电网相连的联络线功率约束以及储能装置约束等。这些约束条件限制着上述目标函数，即非线性规划问题的求解范围。

2.4 求解算法

微电网的经济运行是一个非线性规划数学问题，此类问题的求解方法多种多样，传统的方法有优先顺序法、动态规划法、拉格朗日松弛法等，这些方法各有缺陷，因而出现了一些例如遗传算法、粒子群优化算法、混沌蚁群算法、小生境算法[3]等新型优化算法及其改进算法，均已在世界各国学者的研究中得到了广泛应用。

上述典型非线性规划问题，是研究微电网的经济运行问题时参照大电网的经济运行研究思路得出的，也是目前大多数学者采用的研究方法。也有一些学者基于概率与数理统计理论，提出了微电网经济运行的概率数学模型[4]，从另外一条途径解决了微电网的经济运行问题。

3 结语

本文通过总结目前大多数研究采用的非线性规划数学模型，简述了微电网经济运行的研究思路。随着微电网参与的电力市场机制逐渐完善，微电网的经济运行研究中考虑的因素将逐渐丰富，因而不管是数学模型，还是求解算法都将亟待得到改善，以更加贴近工程实际。

参考文献：

[1]王成山，.分布式发电、微电网与智能配电网的发展与挑战[J].电力系统自动化，2010，34（2）：11.

[2]陈珩.电力系统稳态分析[J].中国电力出版社，2005：181.

[3]王新刚，艾芊，徐伟华 等.含可再生能源的热电联供型微网经济运行优化[J].电力系统自动化，2011，35（8）：22-27.

[4]肖青，陈洁，杨秀 等.含多种分布式电源的微网动态经济调度[J].电力系统及其自动化学报，2013，25（4）：22-28.

作者简介：郭林莹（1990―），女，湖北荆门人，助理工程师，主要从事电网输变电工程技术和管理工作。