黃心璟

摘 要：主動(dòng)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(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)（EV）和儲(chǔ)能（ESS）構(gòu)成。配電系統(tǒng)運(yùn)行商（DSO）能夠使用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)主動(dòng)控制與管理潮流，實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)勢(shì)資源整合，降低配電網(wǎng)投資，提升整個(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)配電網(wǎng)；優(yōu)化調(diào)度；電網(wǎng)運(yùn)行；優(yōu)化對(duì)策

工業(yè)化進(jìn)程迎來(lái)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(guó)配電網(wǎng)主設(shè)備運(yùn)行效率不高，從樣本區(qū)域來(lái)看，總體效率約在0.3左右。美國(guó)的配電線路運(yùn)行效率約在0.44左右。在人口稀少、負(fù)荷極度分散的區(qū)域，設(shè)備輕載現(xiàn)象較為嚴(yán)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(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃基本框架

主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃是在傳統(tǒng)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造、新建設(shè)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(yùn)用，但是并不適合主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃。傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有考慮主動(dòng)性，忽略儲(chǔ)能與DG的配合，且沒(méi)有考慮主動(dòng)配電網(wǎng)不同建設(shè)投資主體，因此配電網(wǎng)設(shè)備容量得不到高效利用，且不具有靈活控制措施，特別是對(duì)于具有不確定性的DG及負(fù)荷等。據(jù)此，主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃基本步驟如圖1所示。

二、主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法和注意事項(xiàng)

（一）主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法。主動(dòng)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(yīng)影響了負(fù)荷預(yù)測(cè)，而對(duì)分布式資源的主動(dòng)管理影響了系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法主要有以下幾種：其一，多準(zhǔn)則。使用多準(zhǔn)則，解決分布式發(fā)電運(yùn)營(yíng)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(luò)運(yùn)行、最大限度地提高效率和降低損失為目標(biāo)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(dòng)力（補(bǔ)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(dòng)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(luò)向主動(dòng)配電系統(tǒng)的過(guò)渡需要多年的時(shí)間，多年度規(guī)劃對(duì)于其制定一個(gè)發(fā)展時(shí)間表至關(guān)重要；其五，自動(dòng)化與信息通信（ICT）規(guī)劃。實(shí)現(xiàn)安全可靠的信息通信，配電系統(tǒng)與SCADA、GIS、通信和自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在配電系統(tǒng)規(guī)劃的同時(shí)，考慮通信系統(tǒng)的路徑，新建線路時(shí)需與通信電纜協(xié)同規(guī)劃。

（二）主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃注意事項(xiàng)。目前大多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在故障情況下分布式電源應(yīng)響應(yīng)斷開(kāi)，以確?，F(xiàn)有保護(hù)正常工作，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)劃孤島和非計(jì)劃孤島均不允許。修訂保護(hù)方案需要考慮主動(dòng)運(yùn)行因素，使保護(hù)裝置能與變電站通信，以避免DER的意外孤島運(yùn)行和不必要的斷開(kāi)；對(duì)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以抓住網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和特殊孤島運(yùn)行情況下可靠性改進(jìn)的機(jī)會(huì)。

三、配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行策略

（一）進(jìn)行技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。分布式電源主動(dòng)管理可有效地解決分布式電源的不確定性對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，可達(dá)到降低運(yùn)行損耗，提高供電質(zhì)量的效果。相關(guān)單位要對(duì)配電網(wǎng)中大量并網(wǎng)的逆變型分布式電源的無(wú)功支撐能力進(jìn)行分析，充分利用分布式電源并網(wǎng)逆變器的剩余容量進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)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(dòng)配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化模型。在建立主動(dòng)配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化模型的過(guò)程中，需要以配電網(wǎng)運(yùn)行網(wǎng)損為優(yōu)化目標(biāo)，以分布式電源的無(wú)功出力為控制變量，以此制定主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式電源的無(wú)功控制策略。由于低壓配電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)電壓幅值與節(jié)點(diǎn)有功無(wú)功注入普遍不解耦，單一電壓無(wú)功控制方法難以獲得主動(dòng)配電網(wǎng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)，需要制定配電網(wǎng)中各種有功無(wú)功電源協(xié)調(diào)優(yōu)化的電壓控制策略，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，可再生能源就地消納，運(yùn)行損耗降低等多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。由于基于最優(yōu)潮流模型的主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型是一個(gè)非凸問(wèn)題，求解效率較低，針對(duì)配電網(wǎng)輻射狀拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，通過(guò)松弛技術(shù)分別將主動(dòng)配電網(wǎng)單時(shí)段無(wú)功優(yōu)化模型和多時(shí)段有功/無(wú)功協(xié)調(diào)優(yōu)化模型松弛為二階錐規(guī)劃問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)原始問(wèn)題的高效求解和全局尋優(yōu)。

四、規(guī)劃方案綜合評(píng)估

配電網(wǎng)規(guī)劃方案評(píng)價(jià)是根據(jù)系統(tǒng)的特征，建立指標(biāo)體系，對(duì)規(guī)劃或建設(shè)項(xiàng)目做出總的評(píng)估結(jié)果。通過(guò)對(duì)規(guī)劃方案綜合評(píng)估，從而為下一步?jīng)Q策工作打下基礎(chǔ)。所以建立主動(dòng)配電網(wǎng)綜合指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)規(guī)劃方案，才能更好的推廣主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的研究及運(yùn)用。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要分為四部分：其一經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要衡量維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用、損耗大小以及建設(shè)費(fèi)用；其二，環(huán)境指標(biāo)。環(huán)境指標(biāo)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(biāo)?？煽啃灾笜?biāo)中的主要內(nèi)容是系統(tǒng)平均供電可用率、用戶平均停電持續(xù)時(shí)間、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間、系統(tǒng)平均停電率；其四，安全性指標(biāo)。安全性指標(biāo)主要參考短路電流容量和電壓合格率。

參考文獻(xiàn)：

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