袁曉燕　崔金柱　張振興

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

關鍵詞：配電網(wǎng)；靈活性控制；柔性評價；多尺度

1 概述

配電網(wǎng)發(fā)展迅猛的同時對電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)濟性以及靈活性等方面都提出了更高的要求，智能電網(wǎng)的靈活是指構建建堅強可靠電網(wǎng)的靈活性，并且具有一定的應變能力和持續(xù)性。開展有關智能電網(wǎng)多尺度柔性評價分析方法的研究工作，深入研究用于評估智能電網(wǎng)運行狀態(tài)的靈活性評價指標，為配電網(wǎng)規(guī)劃評估提供更加科學、準確，更結合實際的靈活性評估依據(jù)，具有非常重要的理論及現(xiàn)實意義。

2 智能電網(wǎng)柔性評價意義

在規(guī)劃環(huán)節(jié)，為在長時間內(nèi)高效、經(jīng)濟地服務于國民經(jīng)濟建設，可通過智能化柔性評價體系合理設計電源容量及其位置以及相關電網(wǎng)的拓撲結構，提高電力系統(tǒng)的可擴展性；在其他各個方面發(fā)展柔性化評價技術意義非凡，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。我國電網(wǎng)正在建設智能化，可積極推進多個行業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈的積極發(fā)展，對國民經(jīng)濟建設具有重要意義。

同時，隨著大量新興技術應用以及電力系統(tǒng)軟硬件技術的快速發(fā)展，將先進應用轉(zhuǎn)移到智能電網(wǎng)管理運行中來，同時賦予智能電網(wǎng)更大運行靈活性，可大為豐富電網(wǎng)的控制手段，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，因此，研究與這些新技術應用到相適應的智能電網(wǎng)多尺度靈活性控制分析技術具有現(xiàn)實意義重大。結合工業(yè)生產(chǎn)領域的柔性技術，可以借鑒其在工業(yè)過程系統(tǒng)設計中的分析評價方法，從電網(wǎng)運行的多個角度，提出智能電網(wǎng)中的多尺度柔性評價與分析方法。

3 配電網(wǎng)靈活性控制多尺度柔性評價方法

3.1 原理概述

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

3.2 理論及實踐依據(jù)

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

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

3.3 研發(fā)及設計方案

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)設計與分析中多尺度靈活性控制的定義，結合配電網(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)學理論進行相關比較分析，進一步確定配電網(wǎng)靈活性多尺度評價分析方法具有一定原創(chuàng)性和實際應用性。

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)運行靈活性的多尺度評價指標并求解，此結果可以作為相關管理人員評價配電網(wǎng)規(guī)劃控制領域的量化指標。從而描述配電網(wǎng)規(guī)劃中優(yōu)化問題的目標函數(shù)，等式化該柔性模型，然后建模和求解，建立配電網(wǎng)多尺度靈活性評價指標體系方式方法，從而綜合優(yōu)化系統(tǒng)中的電力資源。

第三，結合現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃領域的全規(guī)劃周期理論，進行成本評估，可針對配電網(wǎng)靈活性規(guī)劃方法的不足，進行優(yōu)化。靈活性多尺度控制評估方法，可對整個規(guī)劃周期內(nèi)系統(tǒng)的投資成本、運行成本和可靠性收益，進行相關的經(jīng)濟性評估。此外，以得到兼顧系統(tǒng)整體經(jīng)濟性與安全性的電網(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)運行的不均勻性，提出配電網(wǎng)靈活性分析與評估方法，進而消除對系統(tǒng)經(jīng)濟性和安全性的不利影響；分析配電系統(tǒng)負荷不均勻性等因素，研究配電網(wǎng)系統(tǒng)運行均勻性、經(jīng)濟性、安全性三者之間的關系；從電力系統(tǒng)安全裕度角度和系統(tǒng)運行狀態(tài)角度，可定義適應配電網(wǎng)運行的狀態(tài)均勻度和固有均勻度的評估指標；并且要闡述考慮系統(tǒng)均勻性在電網(wǎng)規(guī)劃、運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困難的問題，利用文章提出的多尺度靈活性的分析方法，進而基于設備負載率柔性約束參數(shù)建立的優(yōu)化模型并求解。

4 結束語

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

參考文獻

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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，研究方向為配電網(wǎng)規(guī)劃及電網(wǎng)調(diào)度運行管理，從事供電公司電網(wǎng)規(guī)劃工作。