[论文解读] Capturing the Variabilities of Distribution Network Net-Load via Available Flexibility of Microgrids

Alireza Majzoobi, Amin Khodaei+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2016

Microgrid Control and Optimization参考文献 9被引用 4

一句话总结

本文提出了一种新颖方法，通过利用微电网的固有灵活性，捕捉配电网净负荷的波动性，将系统灵活性需求整合到微电网最优调度中，以实现灵活性服务。在测试馈线上的数值结果表明，该方法能有效缓解小时内及小时间的波动性，且对电网投资需求极低。

ABSTRACT

Renewable energy has attracted significant attention over the last decade, conceivably due to its environmental benefits and the recent drops in the development and deployment cost of the technology. The increase in renewable generation, however, has resulted in new challenges in supply-load balancing, owing to its intermittent, non-predictable and volatile generation features. Several methods have been introduced to cope with negative impacts of the renewable generation deployment. In this paper, a novel method, i.e., the application of microgrids in capturing the variabilities of distributed renewable generation in distribution networks is proposed and investigated. Utilizing available flexibility of microgrids represents a local and viable solution which leads to lower investments from electric utilities for increasing their flexibility and providing more reserved power. It is investigated that how the system flexibility requirements can be integrated into the microgrid optimal scheduling model to enable microgrids in supporting the grid operators by offering flexibility services. Using the proposed flexibility constraints, intra-hour and inter-hour variabilities at the distribution feeder will be efficiently captured. Numerical simulations on a test distribution feeder, with one microgrid and several renewable-equipped consumers, show the effectiveness of the proposed model.

研究动机与目标

• 解决间歇性可再生能源发电导致的配电网净负荷波动性挑战。
• 减少对昂贵电网侧投资以平衡供需的依赖。
• 将系统灵活性需求整合到微电网调度中，以实现灵活性服务的提供。
• 使微电网能够作为本地、可响应的资源，支持电网调度员实时平衡。
• 证明利用微电网灵活性捕捉小时内及小时间净负荷变化的可行性和有效性。

提出的方法

• 制定一种整合系统灵活性约束的微电网最优调度模型。
• 定义灵活性约束，以捕捉配电网馈线层面的净负荷在小时内及小时间的波动性。
• 将微电网建模为能够向配电网提供调节和备用服务的灵活资源。
• 将用户侧的可再生能源发电和负荷曲线整合到微电网调度框架中。
• 使用一个包含一个微电网和多个配备可再生能源的用户的测试配电网馈线来验证该方法。
• 优化微电网运行以最小化运行成本，同时满足灵活性需求和系统约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用微电网灵活性来捕捉配电网中的小时内及小时间净负荷波动性？
• RQ2 必须将哪些灵活性约束整合到微电网调度中，以实现对电网调度员的有效支持？
• RQ3 微电网在多大程度上可以减少对昂贵电网侧投资以提供平衡服务的需求？
• RQ4 在实际的可再生能源和负荷曲线条件下，该模型在缓解净负荷波动性方面的有效性如何？
• RQ5 微电网参与对配电网系统灵活性和运行成本有何影响？

主要发现

• 所提出的灵活性约束能有效捕捉配电线路上的小时内及小时间净负荷波动性。
• 微电网可作为本地提供显著灵活性服务的资源，从而减少对昂贵电网侧投资的依赖。
• 在测试馈线上的数值仿真表明，该模型在可再生能源发电波动条件下能成功实现供需平衡。
• 将灵活性需求整合到微电网调度中，可提升系统韧性与运行效率。
• 该模型使微电网能够作为可响应资源，支持电网调度员实现实时平衡，且无需重大基础设施升级。
• 该方法在保持系统安全性和可靠性的同时，通过优化微电网调度最小化了运行成本。