考虑电压敏感负载的实时经济调度

《CSEE Journal of Power and Energy Systems》：Real-Time Economic Dispatch Considering Voltage-Sensitive Loads

电力系统实时经济调度中考虑电压敏感负载（VSLs）的协同优化方法，通过建立电压稳定裕度（VSM）模型和连续节点电价（CLMP）模型，实现VSLs调节范围评估与多目标经济调度优化，经IEEE RTS-79系统验证可提升系统收益约49%，有效缓解可再生能源波动对电网的影响。

　　随着全球能源结构的快速转型，可再生能源的广泛应用为电力系统带来了新的挑战和机遇。传统以化石燃料为主的能源结构不仅对环境造成严重影响，还存在资源有限、污染严重等问题。相比之下，可再生能源如风能具有天然、清洁和可持续的特性，其储量丰富，因此受到各国的广泛关注。然而，风能的波动性、间歇性和不确定性给电力系统的安全和经济运行带来了巨大挑战。为了应对这些挑战，研究人员提出了多种解决方案，包括经济调度模型、电力系统算法、储能系统设计以及高效的求解方法。其中，负荷侧调控成为一种极具吸引力的策略，它通过调节电压敏感负荷（VSLs）的有功和无功功率，提升电力系统的灵活性和稳定性。

传统的负荷调控通常被认为是不可调或调整性差的，因此常常被忽视。然而，近年来，越来越多的研究表明，VSLs具有显著的调节潜力，尤其是在电力系统面临波动和不确定性时。例如，通过调整负荷接入点的电压幅值，可以实现对VSLs的调控，从而提升电力系统的整体运行效率和经济性。这种调控方式在实际中已取得良好成效，如美国电力公司采用电压控制技术（CVR）进行VSLs调控，取得了显著的收益提升。同时，欧洲联盟也在推动清洁能源和本地灵活性的应用，以实现更加可持续和绿色的能源经济。

为了提升VSLs的调控潜力，本文提出了一种基于传输和配电网协同的鲁棒实时经济调度方法。该方法通过建立一种考虑电压稳定性的VSLs调节范围评估模型，从而优化负荷侧资源的利用，提高系统的经济收益。首先，本文引入了电压稳定裕度（VSM）指数，用于衡量电压稳定性，确保系统在长期运行中保持稳定。接着，利用连续节点边际价格（CLMP）描述负荷侧电力成本，通过分析不同地点的电力成本变化，优化调度方案，最终实现系统的最大收益。最后，通过修改后的IEEE RTS-79系统进行数值仿真，验证了该方法的计算效率和经济收益。

在传输和配电网协同调控的框架下，本文建立了一个基于灵敏度分析的VSLs调节范围评估模型。该模型能够准确计算出VSLs的调节范围，并确保电压稳定性的边界条件。此外，本文还通过灵敏度分析方法，评估了VSLs调节范围的上限和下限，从而实现系统范围内的最大调节能力。通过这种方式，可以充分利用VSLs的灵活性，提高系统的调节能力。

为了进一步提升系统的经济性，本文提出了一种基于CLMP的实时经济调度模型。该模型能够综合考虑负荷侧调控对系统运行成本和收益的影响，通过分析不同地点的电力价格变化，优化调度方案，提高系统的经济收益。同时，模型还考虑了电压调节对系统的影响，通过调整电压幅值和相位角，实现对VSLs的调控，从而提升系统的稳定性。

通过修改后的IEEE RTS-79系统进行数值仿真，本文验证了该方法的计算效率和经济性。仿真结果表明，该方法能够有效提高系统的经济收益，并且在面对负荷波动和不确定性时，能够保持系统的稳定性。此外，仿真还分析了VSM指数、线路容量限制和VSLs调节成本对系统经济性的影响，表明VSM指数的设置对系统电压稳定性的保障至关重要，而线路容量限制则会对VSLs的调节范围产生显著影响。通过调整VSLs的调节成本，可以进一步优化系统的经济性，减少因直接负荷削减带来的经济损失。

在实际应用中，VSLs的调节不仅有助于提升系统的经济性，还能有效减少因风能波动带来的系统运行风险。通过调控VSLs，可以在不损害消费者用电体验的前提下，提高系统的灵活性和稳定性。同时，由于VSLs的调节成本远低于直接负荷削减的成本，因此在经济调度中具有显著优势。

本文的结论表明，VSLs的调节具有重要的经济和工程价值。通过建立一种基于传输和配电网协同的鲁棒实时经济调度方法，可以充分发挥负荷侧资源的潜力，提高系统的经济收益和运行效率。此外，本文还指出，未来的研究方向可以包括在日前调度中充分考虑OLTCs和电容器等离散设备的调控能力，以进一步提升负荷侧资源的利用率。

总体而言，本文通过建立一种基于传输和配电网协同的鲁棒实时经济调度方法，有效解决了传统负荷侧调控中调节范围不合理和电压/无功控制资源利用不足的问题，从而提升了系统的响应速度和控制有效性。同时，该方法在实际应用中表现出良好的计算效率和经济性，为未来电力系统的优化调度提供了新的思路和方法。