配電網(wǎng)靈活性控制多尺度柔性評價(jià)方法研究

袁曉燕　崔金柱　張振興

摘 要：文章首先介紹了智能電網(wǎng)柔性評價(jià)的意義及電力系統(tǒng)柔性化技術(shù)；然后對配電網(wǎng)靈活性控制多尺度柔性評價(jià)方法的原理進(jìn)行了闡述，對設(shè)計(jì)及研發(fā)方案等多個(gè)方面進(jìn)行了初步的研究。文中所提出的實(shí)踐依據(jù)及實(shí)施方案為配電網(wǎng)規(guī)劃的靈活性多尺度柔性評價(jià)方法體系建立提供了合理化建議，為多個(gè)地區(qū)供電公司改進(jìn)地區(qū)配電網(wǎng)靈活性的具體措施提供借鑒。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；靈活性控制；柔性評價(jià)；多尺度

1 概述

配電網(wǎng)發(fā)展迅猛的同時(shí)對電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及靈活性等方面都提出了更高的要求，智能電網(wǎng)的靈活是指構(gòu)建建堅(jiān)強(qiáng)可靠電網(wǎng)的靈活性，并且具有一定的應(yīng)變能力和持續(xù)性。開展有關(guān)智能電網(wǎng)多尺度柔性評價(jià)分析方法的研究工作，深入研究用于評估智能電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的靈活性評價(jià)指標(biāo)，為配電網(wǎng)規(guī)劃評估提供更加科學(xué)、準(zhǔn)確，更結(jié)合實(shí)際的靈活性評估依據(jù)，具有非常重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

2 智能電網(wǎng)柔性評價(jià)意義

在規(guī)劃環(huán)節(jié)，為在長時(shí)間內(nèi)高效、經(jīng)濟(jì)地服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，可通過智能化柔性評價(jià)體系合理設(shè)計(jì)電源容量及其位置以及相關(guān)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高電力系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；在其他各個(gè)方面發(fā)展柔性化評價(jià)技術(shù)意義非凡，在發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、供用電環(huán)節(jié)，都可以使電力系統(tǒng)更加高效、友好地為人類社會服務(wù)。我國電網(wǎng)正在建設(shè)智能化，可積極推進(jìn)多個(gè)行業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈的積極發(fā)展，對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。

同時(shí)，隨著大量新興技術(shù)應(yīng)用以及電力系統(tǒng)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，將先進(jìn)應(yīng)用轉(zhuǎn)移到智能電網(wǎng)管理運(yùn)行中來，同時(shí)賦予智能電網(wǎng)更大運(yùn)行靈活性，可大為豐富電網(wǎng)的控制手段，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，因此，研究與這些新技術(shù)應(yīng)用到相適應(yīng)的智能電網(wǎng)多尺度靈活性控制分析技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義重大。結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的柔性技術(shù)，可以借鑒其在工業(yè)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的分析評價(jià)方法，從電網(wǎng)運(yùn)行的多個(gè)角度，提出智能電網(wǎng)中的多尺度柔性評價(jià)與分析方法。

3 配電網(wǎng)靈活性控制多尺度柔性評價(jià)方法

3.1 原理概述

針對配電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行和管理過程中經(jīng)濟(jì)性、安全性與靈活性等多指標(biāo)綜合趨優(yōu)的要求，在配電網(wǎng)的分析計(jì)算過程中，系統(tǒng)地探討適合配電網(wǎng)多尺度柔性評價(jià)方法，并根據(jù)柔性參數(shù)的不同類型，從屬性柔性、約束柔性、負(fù)荷柔性和結(jié)構(gòu)柔性方面進(jìn)行研究，對系統(tǒng)的可控參數(shù)以及約束條件邊界進(jìn)行靈活整定，以使得系統(tǒng)多目標(biāo)綜合趨優(yōu)，在此基礎(chǔ)上，針對系統(tǒng)運(yùn)行安全約束柔性問題，建立地區(qū)配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)約束柔性評價(jià)指標(biāo)，為電網(wǎng)調(diào)度人員評價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)安全裕度大小提供直觀依據(jù)。研究配電網(wǎng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性的評估方法公司已有先例：如遺傳算法、蟻群算法等，為本柔性評價(jià)方法的研究及應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

3.2 理論及實(shí)踐依據(jù)

以某地配電網(wǎng)IEEE30節(jié)點(diǎn)測試系統(tǒng)為算例，通過評價(jià)穩(wěn)態(tài)情況下節(jié)點(diǎn)電壓約束柔性大小并將評價(jià)結(jié)果應(yīng)用于配電網(wǎng)最優(yōu)系統(tǒng)潮流的分析計(jì)算。為證明所建立配電網(wǎng)柔性評價(jià)指標(biāo)體系的合理性與有效性，研究及應(yīng)用成果也為電網(wǎng)調(diào)度人員了解和掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的柔性提供了直觀的衡量指標(biāo)。

針對配電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行和管理過程中經(jīng)濟(jì)性、安全性與靈活性等多指標(biāo)綜合趨優(yōu)的要求，在配電網(wǎng)的分析計(jì)算過程中，系統(tǒng)地探討適合配電網(wǎng)多尺度柔性評價(jià)方法，并根據(jù)柔性參數(shù)的不同類型，從屬性柔性、約束柔性、負(fù)荷柔性和結(jié)構(gòu)柔性方面進(jìn)行研究，對系統(tǒng)的可控參數(shù)以及約束條件邊界進(jìn)行靈活整定，以使得系統(tǒng)多目標(biāo)綜合趨優(yōu)，在此基礎(chǔ)上，針對系統(tǒng)運(yùn)行安全約束柔性問題，建立地區(qū)配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)約束柔性評價(jià)指標(biāo)，為電網(wǎng)調(diào)度人員評價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)安全裕度大小提供直觀依據(jù)。以張掖電網(wǎng)IEEE30節(jié)點(diǎn)測試系統(tǒng)為算例，通過評價(jià)穩(wěn)態(tài)情況下節(jié)點(diǎn)電壓約束柔性大小并將評價(jià)結(jié)果應(yīng)用于配電網(wǎng)最優(yōu)系統(tǒng)潮流的分析計(jì)算。

3.3 研發(fā)及設(shè)計(jì)方案

第一，首先對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃優(yōu)化分析方法進(jìn)行約束條件等剛性表示方法不足分析，確定提出配電網(wǎng)多尺度靈活性控制分析方法的必要性；通過借鑒工業(yè)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析中多尺度靈活性控制的定義，結(jié)合配電網(wǎng)多尺度規(guī)劃分析問題，比較工業(yè)過程中的柔性問題；再通過與現(xiàn)有的模糊集理論、概率理論等數(shù)學(xué)理論進(jìn)行相關(guān)比較分析，進(jìn)一步確定配電網(wǎng)靈活性多尺度評價(jià)分析方法具有一定原創(chuàng)性和實(shí)際應(yīng)用性。

第二，基于等式和不等式約束的柔性化描述問題展開對電力系統(tǒng)優(yōu)化分析，提出智能電網(wǎng)運(yùn)行靈活性的多尺度評價(jià)指標(biāo)并求解，此結(jié)果可以作為相關(guān)管理人員評價(jià)配電網(wǎng)規(guī)劃控制領(lǐng)域的量化指標(biāo)。從而描述配電網(wǎng)規(guī)劃中優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)，等式化該柔性模型，然后建模和求解，建立配電網(wǎng)多尺度靈活性評價(jià)指標(biāo)體系方式方法，從而綜合優(yōu)化系統(tǒng)中的電力資源。

第三，結(jié)合現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域的全規(guī)劃周期理論，進(jìn)行成本評估，可針對配電網(wǎng)靈活性規(guī)劃方法的不足，進(jìn)行優(yōu)化。靈活性多尺度控制評估方法，可對整個(gè)規(guī)劃周期內(nèi)系統(tǒng)的投資成本、運(yùn)行成本和可靠性收益，進(jìn)行相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性評估。此外，以得到兼顧系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性與安全性的電網(wǎng)規(guī)劃方法，考慮到通過對輸電線路負(fù)載率約束的靈活性多尺度控制，對系統(tǒng)的穩(wěn)定增加安全裕度。

第四，針對配電網(wǎng)運(yùn)行的不均勻性，提出配電網(wǎng)靈活性分析與評估方法，進(jìn)而消除對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和安全性的不利影響；分析配電系統(tǒng)負(fù)荷不均勻性等因素，研究配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行均勻性、經(jīng)濟(jì)性、安全性三者之間的關(guān)系；從電力系統(tǒng)安全裕度角度和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)角度，可定義適應(yīng)配電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)均勻度和固有均勻度的評估指標(biāo)；并且要闡述考慮系統(tǒng)均勻性在電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行和管理過程中的重要性；研究中可針對直接求解固有均勻度評估指標(biāo)困難的問題，利用文章提出的多尺度靈活性的分析方法，進(jìn)而基于設(shè)備負(fù)載率柔性約束參數(shù)建立的優(yōu)化模型并求解。

4 結(jié)束語

文章首先介紹了智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃中，開展電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行管理的靈活性研究，緊接著對智能配電網(wǎng)柔性評價(jià)的意義進(jìn)行了評述，介紹了電力系統(tǒng)的柔性化技術(shù)；對配電網(wǎng)靈活性控制多尺度柔性評價(jià)方法的原理進(jìn)行了闡述，理論實(shí)踐依據(jù)，設(shè)計(jì)及研發(fā)方案等多個(gè)方面進(jìn)行了初步的研究。文中所提出的實(shí)踐依據(jù)及實(shí)施方案為配電網(wǎng)規(guī)劃的靈活性多尺度柔性評價(jià)方法體系建立提供了合理化建議，為多個(gè)地區(qū)供電公司改進(jìn)地區(qū)配電網(wǎng)靈活性的具體措施提供借鑒。

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作者簡介：袁曉燕（1978-），女，漢族，甘肅省張掖市人，工程碩士，高級工程師，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)規(guī)劃及電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理，從事供電公司電網(wǎng)規(guī)劃工作。