主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃與優(yōu)化運(yùn)行研究

秦睿

摘要：近年來，隨著我國社會(huì)的不斷進(jìn)步，國家對電能的需求量也越來越高，人們的生活和企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)也越來越依賴電力能源，基于此我國建設(shè)的配電網(wǎng)數(shù)量也越來越多。而常規(guī)主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃和運(yùn)行方案在實(shí)際使用過程中存在線路損耗過高的問題，為有效改善這一現(xiàn)狀，需要對常規(guī)主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃和運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，以降低其線路損耗。本文將對主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃與優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行深入的研究，以提高主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)用性，更好的保障電力能源的持續(xù)供應(yīng)。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)配電網(wǎng);網(wǎng)架規(guī)劃;優(yōu)化運(yùn)行

引言：電力能源作為二次能源，是人們賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，其應(yīng)用范圍已遍布工作和生活各處。在電能需求量不斷提升的今天，主動(dòng)配電網(wǎng)引起了人們的高度重視和關(guān)注。在國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過程中，主動(dòng)配電網(wǎng)作為重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)揮了不可替代的作用?，F(xiàn)如今，配電網(wǎng)中不斷接入分布式電源和儲(chǔ)能，也在一定程度上使其配置趨于靈活，但也增加了配電網(wǎng)的復(fù)雜性。在社會(huì)快速進(jìn)步的時(shí)代中，主動(dòng)配電網(wǎng)也要順應(yīng)時(shí)代需求不斷進(jìn)行優(yōu)化，才能更好的滿足社會(huì)和人們的用電需求。

1? 主動(dòng)配電網(wǎng)概述

1.1 主動(dòng)配電網(wǎng)的定義

主動(dòng)配電網(wǎng)是指配電網(wǎng)內(nèi)部含有分布式或分散式能源， 具有控制和運(yùn)行功能的電網(wǎng)。在信息技術(shù)和通信技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，配電網(wǎng)控制模式和管理模式發(fā)生了巨大的變化，從而產(chǎn)生了主動(dòng)配電網(wǎng)。與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比，主動(dòng)配電網(wǎng)響應(yīng)速度更快、自動(dòng)化水平更高、供電更可靠、電能質(zhì)量較好、耗能較低、工作效率高等。應(yīng)用主動(dòng)配電網(wǎng)，無論是對消費(fèi)者來講還是電網(wǎng)企業(yè)來講，都有較大的好處。對于消費(fèi)者來講，主動(dòng)配電網(wǎng)的接入更具有靈活性，能夠更好的保障供電的可靠性和電能的質(zhì)量，同時(shí)還能夠節(jié)約部分電費(fèi)支出。對于電網(wǎng)企業(yè)來講，主動(dòng)配電網(wǎng)的應(yīng)用可以降低電網(wǎng)企業(yè)的運(yùn)行成本，這主要是得益于主動(dòng)配電網(wǎng)的電能傳輸效率高 。

1.2 主動(dòng)配電網(wǎng)的特征

主動(dòng)配電網(wǎng)具有四大特征。第一，該電網(wǎng)具備分布式可控資源。第二，該電網(wǎng)的可觀可控水平較為完善。第三，該電網(wǎng)具備協(xié)調(diào)優(yōu)化管控中心。第四，該電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)具有靈活性和可調(diào)節(jié)性。主動(dòng)配電網(wǎng)的客觀表現(xiàn)在能夠利用控制中心監(jiān)測主網(wǎng)、配電網(wǎng)和用戶三方負(fù)荷和分布式電源的運(yùn)行情況。主動(dòng)配電網(wǎng)的可控表現(xiàn)在分布式電源 儲(chǔ)能等可進(jìn)行靈活控制。

2? 主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃

配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃是指根據(jù)規(guī)劃周期內(nèi)所需的輸電能力來確定何時(shí)何地投建何種類型線路及其回路數(shù)，在達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)費(fèi)用最小的電網(wǎng)規(guī)劃。一般情況下，配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃主要包括確定城市輸電方式、選擇電壓電網(wǎng)、確定布局和規(guī)模以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四部分。目前，主動(dòng)配電網(wǎng)網(wǎng)架是采用雙重規(guī)劃方式規(guī)劃的電網(wǎng)網(wǎng)架。

2.1 雙層規(guī)劃理論

雙重規(guī)劃理論是指上下層之間相互聯(lián)系和傳遞關(guān)系的優(yōu)化，它們并非是獨(dú)立分開的。在上下層優(yōu)化系統(tǒng)中，分別存在各自的目標(biāo)函數(shù)。決策變量為上下層的 相互聯(lián)系量，參量為下層子系統(tǒng)決策變量，全面考量各方因素，在允許的范圍內(nèi)向上層反饋參量，然后求得網(wǎng)架規(guī)劃的最優(yōu)解。

2.2 采用雙層規(guī)劃方式規(guī)劃主動(dòng)配電網(wǎng)網(wǎng)架

在配電網(wǎng)負(fù)荷量不斷增加的情況下，在維持主動(dòng)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行中，網(wǎng)架規(guī)劃發(fā)揮了重要的作用。采用二進(jìn)制遺傳算法對已經(jīng)完成的路線規(guī)劃進(jìn)行雙層規(guī)劃，采用編碼形式進(jìn)行表達(dá)，在網(wǎng)架優(yōu)化中加入普通支路開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)開關(guān)和擴(kuò)展線路開關(guān)，并建立上層目標(biāo)函數(shù)，min S0=S1+S2。風(fēng)力、光伏、儲(chǔ)能容量等 為下層待優(yōu)化的變量?？蓪?chǔ)能節(jié)點(diǎn)作為分布式電源的選址，從而在一定程度上抑制電流波動(dòng)，并建立下層目標(biāo)函數(shù)，S2=S3+S4+Sloss+S5+S6。上下兩層關(guān)系確定完畢之后，開始輸入原始數(shù)據(jù)，然后對上層決策變量進(jìn)行編碼、設(shè)置參數(shù)，隨機(jī)獲取初始總?cè)翰⒔獯a，即可得到定容選址方案。在將定容選址方案代入到上層函數(shù)中，達(dá)到收斂條件后就可得到最優(yōu)網(wǎng)架規(guī)劃方案。

3? 主動(dòng)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行

對主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行的目的是在保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，有效提高電能的生產(chǎn)效率和運(yùn)輸效率，同時(shí)降低供電成本和網(wǎng)損率。

3.1 10kV 不可轉(zhuǎn)供電線路的優(yōu)化運(yùn)行

在對10kV不可轉(zhuǎn)供電線路的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，主要從有無聯(lián)絡(luò)關(guān)系著手。一是有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的線路。如果線路處于最大負(fù)荷運(yùn)行，其中一回路存在開關(guān)故障或計(jì)劃停運(yùn)現(xiàn)象時(shí)，其負(fù)荷無法通過兩次以上的轉(zhuǎn)供電倒閘操作，就需要轉(zhuǎn)由其他線路供電。這種情況的優(yōu)化措施為：先要對限制轉(zhuǎn)供電的線路進(jìn)行改造， 使其能夠順利完成供轉(zhuǎn)供電。若無法進(jìn)行改造，則需要新建聯(lián)絡(luò)線路，用以完成負(fù)荷的轉(zhuǎn)供電。二是無聯(lián)絡(luò)的線路。這種線路在進(jìn)行單輻射供電時(shí)僅通過一條10KV線路完成，一旦發(fā)生開關(guān)故障或計(jì)劃停運(yùn)現(xiàn)象時(shí)，將無法實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供電。這種情況的優(yōu)化措施為：主干線末端五千米內(nèi)的10KV 線路聯(lián)絡(luò)在一起，然后改造阻礙轉(zhuǎn)供電的線路，用以完成負(fù)荷的轉(zhuǎn)供電。

3.2 主動(dòng)配電網(wǎng)的整體優(yōu)化運(yùn)行

在主動(dòng)配電網(wǎng)整體進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行時(shí)，應(yīng)從風(fēng)電、光伏發(fā)電、熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化入手。根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，可采用節(jié)能減排的優(yōu)化方案。為使網(wǎng)損率降到最小，可采用配電網(wǎng)重構(gòu)方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c受網(wǎng)絡(luò)約束的分布式電源發(fā)電計(jì)劃之間存在關(guān)聯(lián)。主動(dòng)配電網(wǎng)重構(gòu)有兩種形式，一是正常重構(gòu)，二是事故重構(gòu)。顧名思義，正常重構(gòu)是指在正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行的，通過控制開關(guān)的開閉情況，來改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌源藖硖岣唠妷嘿|(zhì)量和降低網(wǎng)損率。故障重構(gòu)是指在發(fā)生故障之后，為恢復(fù)供電對供電線路徑和供電范圍進(jìn)行的優(yōu)化，其目的是為了減少停電的損失，更好地保障廣大用戶的正常用電。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)確定好后，需要輸入已知發(fā)電機(jī)類、節(jié)點(diǎn)類、支路類等數(shù)據(jù)，然后按照十進(jìn)制編碼，將小環(huán)網(wǎng)開關(guān)號(hào)作為基因，對所有環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)組合進(jìn)行搜索，根據(jù)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮侠硇裕瑏碛?jì)算最優(yōu)潮流，當(dāng)最大迭代次數(shù)完成之后，所得到的結(jié)果就是優(yōu)化運(yùn)行的最優(yōu)解。

結(jié)束語：

綜上所述，在我國主動(dòng)配電網(wǎng)的未來發(fā)展中，主動(dòng)配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃與優(yōu)化運(yùn)行是其發(fā)展的重要內(nèi)容，同時(shí)也是時(shí)代進(jìn)步的必然要求。為更好地控制電纜化，還需要不斷的提高網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案，以保證配電網(wǎng)的運(yùn)行效果達(dá)到最佳。與此同時(shí)，在解決我國供電需求問題時(shí)，也是提高能源利用效率的過程，通過主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃和優(yōu)化運(yùn)行，不僅提高了供電效率，保證了電能質(zhì)量，還能夠有效的降低網(wǎng)損率，這對電網(wǎng)企業(yè)的節(jié)能發(fā)展非常有益，使我國的電網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性的持續(xù)發(fā)展。

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