含多種分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化策略探討

劉宇恒

摘要：在以往的配電網(wǎng)重構(gòu)的過程中多數(shù)使用靜態(tài)重構(gòu)的方式，然而由于配電網(wǎng)的運(yùn)行屬于動(dòng)態(tài)化的過程，會(huì)導(dǎo)致不同節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷情況處于不斷變化的狀態(tài)，同時(shí)由于開關(guān)壽命以及能夠開合的次數(shù)都有一定的限制，因此無法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行多次而且頻繁的重構(gòu)。因此在探討配電網(wǎng)重構(gòu)策略時(shí)，需要對(duì)多種因素進(jìn)行綜合考慮，例如負(fù)荷數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化以及分布式電源等，確保配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定和效率。本文分析了分布式電源的概念和類型，深入探討了含多種分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化策略，以期可以為配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的基礎(chǔ)保障。

關(guān)鍵詞：多種分布式;電源;配電網(wǎng)重構(gòu);優(yōu)化策略

分布式電源屬于一種處于獨(dú)立狀態(tài)的電源，形狀較小，具有環(huán)保型的特點(diǎn)，是為了保障配電網(wǎng)正常運(yùn)行所引入的電源裝置，和用戶之間的距離較短。當(dāng)分布式能源接入到配電網(wǎng)之后，配電網(wǎng)的能源將不會(huì)再是單一能源，分布式能源的接入位置以及容量的大小都會(huì)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。電源的發(fā)電功率會(huì)隨著外界溫度的變化而產(chǎn)生不同的反應(yīng)，進(jìn)而影響了配電網(wǎng)系統(tǒng)的分布情況，給負(fù)荷預(yù)測(cè)工作、配電網(wǎng)規(guī)劃工作以及配電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估等多個(gè)工作受到影響。配電網(wǎng)重構(gòu)具體指的是對(duì)分段以及聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化，達(dá)到轉(zhuǎn)變?cè)型負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的效果，能夠顯著提升配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。由于多種分布式電源會(huì)給電網(wǎng)的運(yùn)行造成一定影響，因此需要選擇不同的方法對(duì)配電網(wǎng)的重構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

一、分布式電源的概念、類型

分布式電源是一種小型的電源，以分散的狀態(tài)存在于用電人員的附近范圍，在該電源接入配電網(wǎng)之后可以持續(xù)提供電能或者以獨(dú)立的狀態(tài)進(jìn)行電能輸出。分布式電源擁有較多的優(yōu)勢(shì)，例如傳輸?shù)木嚯x較之前的電源相比大幅度的縮短，電能在運(yùn)輸過程中損耗的能量較小，使用的能源為可再生能源，并且還能夠提升對(duì)能源的利用效率，建設(shè)過程中需要的成本和時(shí)間少，還不會(huì)造成環(huán)境污染[1]。特別是對(duì)于部分較為特殊的用戶而言，可以充分滿足用戶的需求，例如在部分配電網(wǎng)建設(shè)不完善的偏僻地區(qū)或者部分海島等，都可以利用分布式電源進(jìn)行供電。分布式電源不需要電力系統(tǒng)中心進(jìn)行控制和調(diào)度，對(duì)于大電網(wǎng)而言可以起到有效的補(bǔ)充作用?；诜植际诫娫此鶕碛械亩喾N優(yōu)勢(shì)，因此在當(dāng)前能源系統(tǒng)的發(fā)展過程中有著廣泛的應(yīng)用，也成為了多個(gè)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。分布式電源的類型包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等，每一種分布式電源都有著不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

二、含多種分布式電源的配電網(wǎng)多時(shí)段重構(gòu)

（一）多時(shí)段重構(gòu)模型

1.多時(shí)段重構(gòu)目標(biāo)函數(shù)

在構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)的過程中需要考慮到多個(gè)因素：（1）配電網(wǎng)整體運(yùn)行是否具有較高的經(jīng)濟(jì)性;（2）不同時(shí)間段時(shí)間復(fù)雜性以及空間復(fù)雜性;（3）在開關(guān)關(guān)閉和開啟過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用;（4）在一個(gè)具體的時(shí)間段內(nèi)最低的綜合費(fèi)用。通過對(duì)多個(gè)因素進(jìn)行整合之后可以形成目標(biāo)函數(shù)，建立函數(shù)模型[2]。

2.重構(gòu)約束條件

第一，需要滿足在傳統(tǒng)的靜態(tài)重構(gòu)過程中存在的基本條件，主要包括潮流約束條件、容量約束條件、支路電流約束條件以及節(jié)點(diǎn)電壓的約束條件。第二，需要對(duì)開關(guān)的最大操作次數(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)其操作次數(shù)以及可承受的動(dòng)作轉(zhuǎn)化總次數(shù)進(jìn)行限制，保證重構(gòu)可以滿足開關(guān)的約束條件。

（二）多時(shí)段劃分指標(biāo)

在進(jìn)行含分布式電源的多時(shí)段重構(gòu)過程中主要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的整體有功損耗情況以及表示電壓穩(wěn)定性能的兩種指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和時(shí)段劃分[3]。表示電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)的分析原因在于當(dāng)配電網(wǎng)和分布式電源進(jìn)行連接之后，電源會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)性的特點(diǎn)，進(jìn)而影響了配電網(wǎng)的穩(wěn)定情況。將上述兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合之后可以形成綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，以一個(gè)小時(shí)為單位，將每天共分為24個(gè)小時(shí)段，并且同時(shí)需要對(duì)各個(gè)時(shí)段進(jìn)行綜合指標(biāo)分析和計(jì)算，反映出每個(gè)階段所出現(xiàn)的損失情況。結(jié)合所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)段劃分，要求在時(shí)段劃分之后每一個(gè)時(shí)段只允許進(jìn)行1次配電網(wǎng)重構(gòu)。

（三）含多種分布式電源的配電網(wǎng)多時(shí)段重構(gòu)實(shí)際流程

第一步，將配電網(wǎng)中所含有的初始數(shù)據(jù)輸入，根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)和劃分完畢的時(shí)段對(duì)每個(gè)時(shí)段的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)所允許范圍內(nèi)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)定，設(shè)定值為允許范圍內(nèi)的最大值[4]。

第二步，根據(jù)上一步的結(jié)果對(duì)多時(shí)段重構(gòu)方案進(jìn)行第二次的時(shí)段劃分。如果在這一階段中并沒有進(jìn)入到另一個(gè)全新的重構(gòu)時(shí)間段，需要對(duì)本時(shí)段在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的費(fèi)用進(jìn)行及時(shí)的計(jì)算。如果進(jìn)入到全新的重構(gòu)時(shí)間段則保證負(fù)荷數(shù)據(jù)不變，使用經(jīng)過改進(jìn)之后的量子粒子群算法作為計(jì)算方法，將最低的運(yùn)行費(fèi)用作為本次重構(gòu)方案設(shè)計(jì)的目標(biāo)，找出配置最佳的開關(guān)組合方案。

第三步，對(duì)粒子的位置進(jìn)行更新，在這一階段所使用的手段為差分進(jìn)化。

第四步，分析是否目前的方案滿足配電網(wǎng)重構(gòu)過程中的收斂條件，如果滿足這一條件則總結(jié)出運(yùn)行效果最佳的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，此時(shí)可以輸出在一個(gè)新時(shí)段具體對(duì)開關(guān)進(jìn)行操作的計(jì)劃。如果沒有滿足這一條件，需要繼續(xù)進(jìn)行迭代，并尋找最優(yōu)的方案。對(duì)在新的重構(gòu)時(shí)段中配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的總體費(fèi)用，評(píng)估是否此次重構(gòu)時(shí)段結(jié)束，如果結(jié)束則可以輸出方案，如果沒有結(jié)束需要返回步驟二繼續(xù)計(jì)算[5]。

（四）算例分析

算例分析共分為三項(xiàng)，第一項(xiàng)考慮當(dāng)沒有接入分布式電源時(shí)配電網(wǎng)進(jìn)行多時(shí)段重構(gòu)的方案，能夠減少網(wǎng)損以及系統(tǒng)運(yùn)行所需要的費(fèi)用。第二項(xiàng)考慮接入分布式電源時(shí)配電網(wǎng)進(jìn)行多時(shí)段重構(gòu)的方案，且此時(shí)分布式電源的容量保持在恒定的狀態(tài)。當(dāng)接入分布式電源之后可以明顯發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)的原有潮流走向發(fā)生了變化，之前的最佳結(jié)構(gòu)模式被替換，在替換之后對(duì)配網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生了較大的優(yōu)化效果，同時(shí)還可以避免開關(guān)多次操作的現(xiàn)象。第三項(xiàng)也是考慮接入分布式電源，同時(shí)也考慮到了負(fù)荷變化因素以及分布式電源出力的特點(diǎn)。在接入分布式電源后不論是否配電網(wǎng)會(huì)進(jìn)行重構(gòu)，在配電網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的電壓都會(huì)有所提升，代表分布式電源可以就近為用戶進(jìn)行電能補(bǔ)充，對(duì)于系統(tǒng)電壓來講可以起到有效的支撐作用[6]。

結(jié)束語(yǔ)：

但是隨著該類型電源接入數(shù)量不斷增加，使得配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行情況受到了電源隨機(jī)性特點(diǎn)和波動(dòng)性特點(diǎn)的影響，導(dǎo)致供電的方式出現(xiàn)了變化。為了減少分布式電源的影響可以對(duì)配電網(wǎng)的重構(gòu)方法進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)不同階段的運(yùn)行特點(diǎn)完成重構(gòu)，對(duì)各種重構(gòu)情況進(jìn)行分析，包括調(diào)整分布式電源的位置、容量以及分布式電源出力變化等。通過多時(shí)段重構(gòu)可以減少配電網(wǎng)的損失以及電網(wǎng)運(yùn)行所需要的成本和費(fèi)用，具有較高的性價(jià)比，在此基礎(chǔ)之上還能夠改善供電質(zhì)量，可以對(duì)低壓配電網(wǎng)的具體運(yùn)行方式進(jìn)行有效的補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘本仁，王和春，張妍，等.含分布式電源的主動(dòng)配電網(wǎng)重構(gòu)策略研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2020，48（15）：102-107.

[2]張瓊藝，劉立群，劉天保，等.基于改進(jìn)獅群算法的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合優(yōu)化研究[J].太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，41（03）：176-182.

[3]黃宸希，孫保華，韓韜，等.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的影響及其接入位置的選取[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（理科版），2020，44（01）：87-91.

[4]封士永，陳蕾，鄭賢舜，等.基于改進(jìn)投影梯度的含分布式電源配電網(wǎng)潮流優(yōu)化算法[J].電氣自動(dòng)化，2019，41（06）：29-31+114.

[5]王波，虞殷樹，賀旭，王晴，等.計(jì)及分布式電源并網(wǎng)安全約束的配電網(wǎng)改接優(yōu)化模型[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019，47（22）：67-77.

[6]瞿合祚，李曉明，楊玲君，等.考慮負(fù)荷和分布式電源時(shí)變性的配電網(wǎng)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)重構(gòu)和DG調(diào)度[J].高電壓技術(shù)，2019，45（03）：873-881.