摘要：在能源轉型的背景之下，園區綜合能源系統成為能源領域發展的重要趨勢，多園區綜合能源系統與配電網的協同運行受到了重點關注。為此提出了面向多園區綜合能源系統的配電網運行的分布式調度管控模式，從而降低了對模型數據的要求和求解的復雜度。

　　通過構建園區綜合能源系統以自身運行成本最低為目標的預調度優化模型以及上級配電網優化運行模型，并提出以松弛聯絡線功率為接口的上下級交互協調機制，進而構建了考慮配電網和多園區綜合能源系統為2個不同的利益主體的雙層優化調度模型。最后通過算例驗證了所提方法能實現上下層電網的協同優化運行。

　　關鍵詞：多園區綜合能源系統;分布式調度;雙層優化;松弛聯絡線功率

　　由于環境惡化與資源短缺的雙重壓力，能源體系轉型成為了能源發展的重點戰略，綜合能源系統(犻狀狋犲犵狉犪狋犲犱犲狀犲狉犵狔狊狔狊狋犲犿，范圍)的發展受到了眾多關注[1.3];同時，在通信技術飛速發展的背景下，實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互的泛在電力物聯網發展迅速[4]。泛在電力物聯網可以提高各種類型能源之間的互聯互通能力，其建設給范圍的發展帶來了新的機遇和挑戰[5]。

　　隨著范圍建設越來越完善與多樣化，我國正逐步開展園區范圍建設[6.7]，以多能源互聯互通為特征的園區范圍作為能源體系轉型的重要實踐試點，將推動綜合能源的高效利用[8]。園區范圍是多種能源互聯互通的新型范圍，亦可稱為微能源網。

　　文獻[9]提出了一種園區范圍的經濟調度運行模型，實現了園區內能源的高效利用;文獻[10]通過考慮綜合能源自給率等指標，建立了園區范圍雙層優化配置模型，使得園區配置更加合理;文獻[11]以能源使用成本為目標建立了園區范圍的優化調度模型。

　　上述文獻僅以園區范圍自身優化運行為目標進行調度研究，并未考慮其接入配電網后對配電網的影響。隨著多能互補理念的推廣與新型園區建設的推進，多園區范圍已成為配電網中重要一環[12]，研究多園區范圍與配電網的聯合運行調度以實現兩者協同趨優運行具有重要意義。多個微電網(以下簡稱“多微網”)與多園區在結構上有不少相似之處，目前已有較多文獻對多微網與配電網的聯合調度進行了研究。

　　文獻[13]建立了多微網與配電網的聯合調度模型;文獻[14]建立多微網與配電網優化調度模型時提出了一種協同演化博弈算法。涉及多主體優化時主要有集中式調度和分布式調度方法[15.16]。采用集中式調度需要收集全網信息，建模復雜且求解難度較大;而采用分布式調度既保障了信息私密性，又降低了求解難度，且因各微電網擁有自主調度權而確保了公平性。

　　分布式調度更適用于分散自治的多微網與含管理者運營的多園區范圍。文獻[17]提出了一種基于互動調度的多微網與配電網的協調調度模式;文獻[18]提出了含多微網的主動配電網運行優化模型;文獻[19]建立了一種多微網與配電網的分布自治優化調度模型和求解方法�？傮w上看，主動配電網下多微網間的協調調度將進一步提高可再生能源的利用率[20]。上述文獻對多微網與配電網的協調調度模型進行了研究，但園區范圍涉及到多能源的利用，目前還未有文獻對園區范圍與配電網的協調調度進行研究。

　　針對上述問題，本文提出了含多園區范圍的配電網雙層分布式調度模型與方法，并提出了分布式框架下多園區范圍與配電網的交互協調機制。雙層調度模型中，上層主要是配電網根據安全約束條件管理各園區范圍與配電網的交互功率;下層主要實現各園區范圍內部各能源的優化管理，并通過松弛聯絡線功率參數更新運行狀態并交替迭代求解。在該分布式迭代過程中，園區范圍擁有自主調度權，在配電網安全約束條件下進行自主決策，并能根據所提出的上下層交互協調機制協同配電網實現趨優運行。

　　1園區范圍與配電網的調度架構

　　1.1分布式調度框架

　　多能互補的園區范圍作為耦合多種能源網絡的底層終端，合理的運行管控模式能充分發揮其積極作用。分布式調度更適用于配電網與園區范圍的協同調度。在分布式調度框架下園區范圍擁有自主設備調度權，進行自治決策，同時協同上級配電網實現優化管理。

　　分布式調度中各園區運行優化獨立建模，模型相對簡單，不需要對全網信息進行采集，保障了信息私密性。通過少量多次的信息傳遞和迭代計算即可與上級配電網進行信息交互，協同保障配電網的安全可靠運行。另外，分布式調度能夠降低配電網投資成本和風險，更適合于含管理者運營的多園區范圍。

　　1.2園區IES的結構

　　園區范圍涉及電、天然氣和冷/熱等多種能源形式，包含可再生能源、能源轉換和儲存設備。包含如下的能源設備：①可再生能源單元風力發電機;②能源轉換單元，包括熱電聯產、燃氣鍋爐和電鍋爐;③能源儲存單元，包括儲電和儲熱。能源轉換設備有效提高了園區范圍的能源利用效率，能源儲存設備實現了能源不同時段的轉移并協調了園區范圍內能源功率平衡。

　　1.3分布式調度框架下的交互協調機制

　　分布式調度框架下園區范圍擁有自主調度權，經過聯絡線與配電網連接，聯絡線功率的交互使兩者的優化調度相互影響。本文提出松弛聯絡線功率的概念，松弛聯絡線功率的值在調度過程中是變化的，并通過上下級電網的交互協調得到，松弛聯絡線功率在上下級電網交互的作用和內涵闡述如下。

　　園區范圍根據風電機組出力和電氣熱負荷需求，在功率平衡以及滿足聯絡線傳輸功率約束等條件下，以日運行成本最小為目標進行預調度;然后將預調度得到的聯絡線功率值上傳至上級配電網調度，上級調度將下級各個園區范圍預調度功率當作一個定值的有源負荷，加上可變松弛聯絡線功率，以此作為上級配電網調度優化模型中的聯絡線功率來進行優化。

　　當優化結果中的松弛聯絡線功率等于0，表明：下級電網上傳的聯絡線功率恰好滿足上級調度的需求，則勿需再對聯絡線功率進行調節，下級電網按預調度結果安排發電機出力及風電場計劃。當松弛聯絡線功率小于0時，表明：上級配電網無法滿足園區范圍的聯絡線功率需求，需要降低聯絡線的購電量;或因配電網負荷過大，需要園區范圍上傳功率進行支援，否則將會影響電壓質量甚至危及電網的穩定安全運行，即需要增大賣電量。

　　當松弛聯絡線功率大于0時，表明：上級配電網無法消納園區范圍上傳的聯絡線功率，需要降低聯絡線的賣電量;或配電網存在不可控分布式電源出力過大，需要園區范圍進行一定程度的消納，即要求增加聯絡線的買電量。

　　2雙層協同優化模型

　　電網的首要任務是確保配電網安全可靠運行并兼顧一定的經濟性，上級電網主要以網損最小為目標進行調度，而下級電網主要以運行成本最小為目標進行調度，兩者存在一定程度的矛盾�；�于雙層規劃模型[21]，本文建立園區范圍與配電網的雙層協同優化模型，實現上下級電網的協同趨優運行。

　　2.1上層配電網優化模型

　　2.1.1目標函數

　　上層的決策者將下層多園區范圍預調度的結果加上可變的松弛聯絡線功率作為某節點的有源負荷，上層配電網以網損最小為目標進行調度。目標函數包含2項：第1項為配電網各個時段網損之和;第2項為懲罰項，為可變松弛聯絡線功率和很大的數值犕的乘積，表示在條件允許下盡可能使松弛聯絡線功率為0，即盡可能滿足下層園區范圍的調度需求。

　　3算例分析

　　3.1仿真參數

　　3節點系統作為案例進行分析，其中在節點9、18和33各接入園區范圍，另外節點18接入一個裝機容量為2的不可控光伏發電，負荷歸一化時序變化曲線和光伏歸一化時序變化曲線。儲能儲熱裝備的最大充放能功率均設置為500，容量為1000。熱電聯產的產電和產熱效率為0.4，燃氣鍋爐的產熱效率為0.76。為簡化分析，假設每個園區范圍內的電、氣和熱負荷以及風力預測功率一致。

　　3.2各園區與配電網交互分析

　　首先各園區范圍以自身購電購氣成本最小進行優化，并將優化結果即下層園區范圍所需的交互功率反饋到上層;上層配電網將此交互功率加上松弛聯絡線功率變量作為相應節點的功率需求變量，并以網損最小為目標，在潮流約束下的進行全局優化，首次迭代得到的松弛聯絡線功率變量值。

　　首次迭代時，即各園區以自身運行的經濟成本最低為目標進行優化時，此時配電網電壓水平存在越上下限的情況，故此時雙層規劃模型中松弛聯絡線功率變量即含有正值也含有負值，其中松弛聯絡線功率為正值時表示電壓越上限，反之表示電壓越下限。因此，當上級配電網出現負荷過重或不可控分布式電源倒送功率過大而導致電壓越限時，應考慮園區范圍的調控作用，及時調整聯絡線功率，提供或消納一定的功率，保證配電網安全可靠運行。

　　4結束語

　　本文提出了面向多園區范圍的配電網運行管控模式，深入探討了分布式調度框架下上級配電網與下級園區范圍的交互協調機制，提出了以松弛聯絡線功率為接口的配電網與園區范圍雙層優化調度模型。算例結果表明：所提的方法有效;園區的自主調度控制權應該在配電網安全運行的前提下進行，當上級配電網出現負荷過重或不可控分布式電源倒送功率過大而導致電壓越限時，可以考慮園區范圍的調控作用，及時調整聯絡線功率，保證配電網安全可靠運行。

　　未來以第三方管理園區范圍的形式居多，故配電網與各個園區采用本文所提的管控模式更具有實際意義。本文在研究含多園區的配電網雙層分布式調度方法時尚未考慮光伏和風電以及電氣熱負荷的不確定性，也尚未考慮園區范圍對上級電網響應的懲罰或激勵措施，這將在下一階段工作中開展研究。

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