配电网负荷管理的智能算法分析

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1、1绪论避峰、技术移荷等用电措施，共同度过缺电难关。在我们国家，许多省(市)如浙江、云南、江苏、北京、上海等卜111由于采取了一系列负荷管理措施，己使缺电的紧张形势得到缓解。但这仅仅是局部得到缓解，全国范围内供需矛盾问题仍然没有得到有效解决。而且即使现在解决了这一问题，随着国民经济的发展和产业结构的调整，在未来，“电荒”仍然是一个需要解决的难题。配电网负荷管理理论方面的研究也有待进一步探索，而根据我们的国情，国外的一些技术措施也不允许直接拿来就用，所以，配电网负荷管理的研究具有非常大的现实意义。1．2国内外研究现状美国在世界上率先

2、开展电力需求侧管理(DsM)并取得显著成效11“，带动了DSM在全世界的发展，目前已有30多个国家和地区实施了DSM。以美国为例，2000年人均一次能源消费量与1973年几乎相等，但人均GDP却增长74％。法国通过应用电力负荷监控等DSM措施，日负荷率从73％提高到85％左右，相应减少发电容量1900万千瓦。英国筹集1．65亿美元，投资到500多个提高能效的项目中，实现节能6800百万千瓦时，相当于200万家庭的年用电量。2001年美国加州通过采取一系列提高能效的负荷管理措施，削减高峰负荷570万千瓦，有效缓解并度过了当时发生的

3、电力危机难关，避免了160亿美元的经济损失。美国是最早实行DSM的国家，也是最早实行电力负荷管理的国家【l”。在美国有电的初期，电力负荷仅为晚上照明用电和白天爱迪生公司的电力马达用电。在负荷管理方面，1895年实行了使用分时计价法(time—of-use，TOU)，即是通过Brooklyn的两用表将时标转化为电量来计费；1950年采用脉动系统法(Ripplesystems)；1968年采用特高频法(veryhighfrequency,VHF)。尽管如此，当时多数美国电力公司并没有积累到多少负荷管理方面的经验。这种现状一直持续到7

4、0年代后期。如今，多数美国电力公司对负荷管理使用分时计价制。1995年，美国有583家大型电力公司通过实行负荷管理和需求方管理，使高峰期用电量减少了29561Mw，达到整个高峰负荷的4％。美国电力公司负荷管理的控制方案有：(1)直接负荷控制，即电力公司能在必要时直接掉闸。(2)可断续负荷控制，即电力公司在掉闸前预先通知用户。(3)使用分时计价法，即电力公司通过适当的调峰电价鼓动用户多用峰谷电力。欧洲负荷管理的目标在于实现节约使用能源，使自然资源得到合理使用和贯彻环境目标。意大利就采用了小水电进行负荷管理，它的特点是由区域电网提供

5、基本负荷，而由村镇的小供电系统供给峰值负荷和大部分中间级负荷[151。美国、香港和南非的有些学者提出了通过新建筑材料的使用、楼宇内终端电力设备优化安装以及联合控制建筑物热负荷的冷化措施的采用即通过建筑节能削减高峰负荷[I“9】。文献[201提到的分时电价策略被多个国家采用，被认为是一种减缓峰荷的有效措施。文献【21】和[22]指出了在泰国西安科技大学硕士学位论文和沙特阿拉伯应用蓄冷蓄热技术达到了转移高峰和减少环境污染的效果。英国和威尔士共和国的电网系统在70年代就已经实行了用户自愿参加可断续负荷控制工程，并取得成功。最早实施分时

6、计价制且比较成功的是法国电力公司的GreeTaftff制。即电力公司可允许用户自行决定是否接受以工业或商业电力用户负荷系数为基准，提供灵活的价格选择【I⋯。文献f44]提到在工业生产过程中负荷管理措施的应用，该方法是将负荷曲线划分为高峰时段与非高峰时段，错峰时直接把负荷从高峰时段转移到非高峰时段，并且通过采用分时电价策略，降低了总电力费用，负荷因子也得以提高，缓和了电力供需紧张局面。通过1．1节的描述我们知道，当配电网出现的“电力短缺”现象只发生在负荷高峰的一小段时间内，而这种方法只把负荷曲线划分为两个时段，遇到电力高峰时，把负

7、荷调整至非峰值时段，这样对用户的生活会造成的影响较大。文献122]提出了一种用模糊控制器实现电热水器类负荷错峰的方法，它将一天平均分为四个时段，同时将所有用户分为四组，分别用四个模糊控制器来控制每组的延迟时段，结果是三组用户都受到推延。这种方法对于蓄热和蓄冷类负荷尚可以接受，但是应用到其他负荷时，虽然能达到错峰的目的，但影响用户数太多。在企业遭遇电力短缺时，文献[41]、[42]分别提出用动态规划和动态迭代规划的方法，以最小化用户的损失电量为目标，即就是最小化可中断负荷的容量，制定了拉闸限电即就是停电计划，有效地缓解了电力短缺的

8、局面，但没有考虑对某一用户频繁停电的不合理性，这种方法对于集中供热、供暖类负荷尚可，对于工业类负荷就不适合了。而且该方法没有考虑电网运行方式对停电计划的影响。自上世纪90年代初起，DSM技术陆续引入我国，一些省市的电力公司先后将需求方管理技术应用到用电管理中，取