關(guān)于主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的策略研究

黃心璟

摘 要：主動配電網(wǎng)是具有控制分布式能源（DER，Distributed Energy Resource）的本地系統(tǒng)；DER是由分布式發(fā)電（DG）、負荷、電動汽車（EV）和儲能（ESS）構(gòu)成。配電系統(tǒng)運行商（DSO）能夠使用靈活的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)來主動控制與管理潮流，實現(xiàn)各種優(yōu)勢資源整合，降低配電網(wǎng)投資，提升整個配電網(wǎng)的運行效率、經(jīng)濟性、可靠性和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：主動配電網(wǎng)；優(yōu)化調(diào)度；電網(wǎng)運行；優(yōu)化對策

工業(yè)化進程迎來第三次工業(yè)革命，能源、環(huán)境呼喚可持續(xù)發(fā)展，智能電網(wǎng)成為新能源革命的推手。我國配電網(wǎng)主設備運行效率不高，從樣本區(qū)域來看，總體效率約在0.3左右。美國的配電線路運行效率約在0.44左右。在人口稀少、負荷極度分散的區(qū)域，設備輕載現(xiàn)象較為嚴重。因此需要不斷提高供電可靠性、電能利用效率、電網(wǎng)資產(chǎn)利用率。

一、主動配電網(wǎng)規(guī)劃基本框架

主動配電網(wǎng)規(guī)劃是在傳統(tǒng)配電網(wǎng)的基礎上進行改造、新建設備，使配電系統(tǒng)能消納高滲透率的分布式電源。目前含DG的配電網(wǎng)規(guī)劃很多，可分為了網(wǎng)架規(guī)劃、DG的選址定容、綜合協(xié)調(diào)規(guī)劃。雖然這些方法得到廣泛運用，但是并不適合主動配電網(wǎng)規(guī)劃。傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法相對簡單，沒有考慮主動性，忽略儲能與DG的配合，且沒有考慮主動配電網(wǎng)不同建設投資主體，因此配電網(wǎng)設備容量得不到高效利用，且不具有靈活控制措施，特別是對于具有不確定性的DG及負荷等。據(jù)此，主動配電網(wǎng)的規(guī)劃基本步驟如圖1所示。

二、主動配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法和注意事項

（一）主動配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法。主動配電網(wǎng)理念影響著所有的規(guī)劃工作，分布式發(fā)電和需求側(cè)響應影響了負荷預測，而對分布式資源的主動管理影響了系統(tǒng)的規(guī)劃設計。主動配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法主要有以下幾種：其一，多準則。使用多準則，解決分布式發(fā)電運營商與電網(wǎng)企業(yè)之間的矛盾，規(guī)劃階段考慮以優(yōu)化網(wǎng)絡運行、最大限度地提高效率和降低損失為目標的算法；其二，概率方法。概率方法更適于有DG和DER的配電網(wǎng)規(guī)劃；其三，考慮不確定性。政策驅(qū)動力（補貼或處罰）、監(jiān)管環(huán)境、燃料成本、間歇式發(fā)電（可再生能源）、DER的可用性、主動管理的成功度等不確定性因素；其四，多年度規(guī)劃?，F(xiàn)有網(wǎng)絡向主動配電系統(tǒng)的過渡需要多年的時間，多年度規(guī)劃對于其制定一個發(fā)展時間表至關(guān)重要；其五，自動化與信息通信（ICT）規(guī)劃。實現(xiàn)安全可靠的信息通信，配電系統(tǒng)與SCADA、GIS、通信和自動化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在配電系統(tǒng)規(guī)劃的同時，考慮通信系統(tǒng)的路徑，新建線路時需與通信電纜協(xié)同規(guī)劃。

（二）主動配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃注意事項。目前大多國際標準規(guī)定，在故障情況下分布式電源應響應斷開，以確?，F(xiàn)有保護正常工作，大多數(shù)標準對計劃孤島和非計劃孤島均不允許。修訂保護方案需要考慮主動運行因素，使保護裝置能與變電站通信，以避免DER的意外孤島運行和不必要的斷開；對保護系統(tǒng)進行仿真，以抓住網(wǎng)絡重構(gòu)和特殊孤島運行情況下可靠性改進的機會。

三、配電網(wǎng)優(yōu)化運行策略

（一）進行技術(shù)風險評估。分布式電源主動管理可有效地解決分布式電源的不確定性對配電網(wǎng)運行帶來的風險，可達到降低運行損耗，提高供電質(zhì)量的效果。相關(guān)單位要對配電網(wǎng)中大量并網(wǎng)的逆變型分布式電源的無功支撐能力進行分析，充分利用分布式電源并網(wǎng)逆變器的剩余容量進行無功補償，以此提高配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。

（二）建立主動配電網(wǎng)無功優(yōu)化模型。在建立主動配電網(wǎng)無功優(yōu)化模型的過程中，需要以配電網(wǎng)運行網(wǎng)損為優(yōu)化目標，以分布式電源的無功出力為控制變量，以此制定主動配電網(wǎng)中分布式電源的無功控制策略。由于低壓配電網(wǎng)中節(jié)點電壓幅值與節(jié)點有功無功注入普遍不解耦，單一電壓無功控制方法難以獲得主動配電網(wǎng)的最佳運行狀態(tài)，需要制定配電網(wǎng)中各種有功無功電源協(xié)調(diào)優(yōu)化的電壓控制策略，實現(xiàn)配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，可再生能源就地消納，運行損耗降低等多個優(yōu)化目標。由于基于最優(yōu)潮流模型的主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型是一個非凸問題，求解效率較低，針對配電網(wǎng)輻射狀拓撲的特點，通過松弛技術(shù)分別將主動配電網(wǎng)單時段無功優(yōu)化模型和多時段有功/無功協(xié)調(diào)優(yōu)化模型松弛為二階錐規(guī)劃問題，實現(xiàn)原始問題的高效求解和全局尋優(yōu)。

四、規(guī)劃方案綜合評估

配電網(wǎng)規(guī)劃方案評價是根據(jù)系統(tǒng)的特征，建立指標體系，對規(guī)劃或建設項目做出總的評估結(jié)果。通過對規(guī)劃方案綜合評估，從而為下一步?jīng)Q策工作打下基礎。所以建立主動配電網(wǎng)綜合指標體系與評價規(guī)劃方案，才能更好的推廣主動配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的研究及運用。評價指標體系主要分為四部分：其一經(jīng)濟性指標。經(jīng)濟性指標主要衡量維護和運行費用、損耗大小以及建設費用；其二，環(huán)境指標。環(huán)境指標主要以污染氣體排放量和占地大小為參考；其三，可靠性指標?？煽啃灾笜酥械闹饕獌?nèi)容是系統(tǒng)平均供電可用率、用戶平均停電持續(xù)時間、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間、系統(tǒng)平均停電率；其四，安全性指標。安全性指標主要參考短路電流容量和電壓合格率。

參考文獻：

[1]趙春利，劉大志.關(guān)于主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的策略研究[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2016，05：12-15.