曾希

配電網(wǎng)是整個(gè)電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分。分布式發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，通信設(shè)備的使用，使得配電網(wǎng)的可控性增加，配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行的復(fù)雜性大幅增加。傳統(tǒng)配電網(wǎng)在協(xié)調(diào)控制、主動(dòng)管理方面的不足和電力體制改革叉催生了主動(dòng)配電網(wǎng)。這些情況促使提高配電網(wǎng)的智能化水平來(lái)適應(yīng)電網(wǎng)挑戰(zhàn)，本文主要從規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行方面對(duì)智能配電網(wǎng)進(jìn)行探討。

電力系統(tǒng)主要由發(fā)電、輸電和配電三部分組成。相對(duì)于發(fā)電和輸電部分，配電部分的可優(yōu)化裕度較大，且由于與負(fù)荷緊密聯(lián)系，對(duì)智能配電網(wǎng)的探討有十分主要的實(shí)際意義。

一、智能配電網(wǎng)的形態(tài)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，能源緊缺現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)環(huán)保的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的輻射狀結(jié)構(gòu)不再能滿足實(shí)際需要，因此發(fā)展成主變站間充分互聯(lián)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

逆變器和控制器性能的提高促進(jìn)了分布式發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步促進(jìn)了配電網(wǎng)絡(luò)的信息化，為了滿足不同用戶電力供應(yīng)需求以及適應(yīng)電力市場(chǎng)交易機(jī)制的改革，促使智能配電網(wǎng)出現(xiàn)了新形態(tài)。

智能配電網(wǎng)將從單純的電力配送者轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸嘀亟巧δ艿墓财脚_(tái)：①可再生資源消納的支撐平臺(tái)；②多源海量信息集成的數(shù)據(jù)平臺(tái)；③多利益主體參與的市場(chǎng)交易平臺(tái)；④電氣化交通發(fā)展的支撐與服務(wù)平臺(tái)；⑤智慧城市建設(shè)的能源基礎(chǔ)平臺(tái)等。

二、智能配電網(wǎng)規(guī)劃

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)主要依據(jù)供電區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測(cè)來(lái)確定配電網(wǎng)建設(shè)方案，如有特殊負(fù)荷，則要在經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間有所折中。

以風(fēng)電和光伏為代表的分布式電源DG（ distributed generation）因其環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、能源利用率高、分布靈活等特點(diǎn)，最近幾年在國(guó)內(nèi)外發(fā)展迅速。但是由于其隨機(jī)性強(qiáng)、波動(dòng)性大，大量的分布式電源接入配電網(wǎng)會(huì)增加其供電區(qū)域范圍的不確定性。將分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)ESS（ energystorage system）相結(jié)合，能夠平滑和控制分布式電源出力，提高電能質(zhì)量，但需增加微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制機(jī)制，增大了配電網(wǎng)規(guī)劃的難度。

為了提高配電自動(dòng)化水平，采用大量“三遙”設(shè)備，使得大量終端節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠傳送到監(jiān)控主站，為主動(dòng)配電網(wǎng)提供了狀態(tài)信息，同時(shí)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制將變得更加迅速，配電網(wǎng)具有了可隨外部環(huán)境的變化快速實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供和故障恢復(fù)的能力。因此，快速網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力的具備對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題提出了新的要求。

以上問(wèn)題只是配電網(wǎng)規(guī)劃需要考慮的問(wèn)題的一部分。一種理想的智能配電網(wǎng)規(guī)劃需要同時(shí)考慮：①提高可再生能源的利用率以及設(shè)備耗費(fèi)最?。虎诜植际诫娫吹亩ㄖ?、定容、定量；⑧網(wǎng)絡(luò)損耗；④網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；⑤配電網(wǎng)網(wǎng)架；⑥多微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；⑦變電站選址；⑧配電網(wǎng)的控制方式；⑨負(fù)荷的特性；⑩其他重要問(wèn)題。

目前沒(méi)有一種方法可以全面的考慮到配電網(wǎng)規(guī)劃中的所有方面。實(shí)際從工程角度，針對(duì)不同的規(guī)劃要求和目的，提出不同的多目標(biāo)優(yōu)化模型。比如有學(xué)者提出計(jì)及分布式電源出力和負(fù)荷的隨機(jī)性，定義負(fù)荷供電恢復(fù)率，建立了以經(jīng)濟(jì)性和可靠性為目標(biāo)的配電網(wǎng)線路開(kāi)關(guān)聯(lián)合優(yōu)化的柔性規(guī)劃模型，并對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行了可靠性評(píng)估。還有學(xué)者提出了一種能夠反映配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理程度的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，并建立了以配電網(wǎng)投資費(fèi)用、網(wǎng)絡(luò)損耗和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃模型。

三、智能配電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行

對(duì)于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)，電壓控制和頻率調(diào)節(jié)是日常運(yùn)行中的主要問(wèn)題。分布式電源的大量應(yīng)用對(duì)于系統(tǒng)保護(hù)和控制提出了更高的要求。傳統(tǒng)配電網(wǎng)在協(xié)調(diào)控制和主動(dòng)管理方面的不足，催生了主動(dòng)配電網(wǎng)（active distribution network， ADN）的概念。ADN就是能夠協(xié)調(diào)各類(lèi)分布式電源與儲(chǔ)能、基于靈活拓?fù)鋬?yōu)化潮流、積極管理需求側(cè)資源，在滿足用戶電力需求的基礎(chǔ)之上，促進(jìn)可再生能源發(fā)電消納和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的配電系統(tǒng)。

對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的分層、分區(qū)管理是其常見(jiàn)的調(diào)度運(yùn)行機(jī)制。分層控制可采用多代理系統(tǒng)或協(xié)調(diào)控制。文獻(xiàn)提出主動(dòng)配電網(wǎng)的三層控制結(jié)構(gòu)，將主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域劃分，并在每個(gè)區(qū)域中配置協(xié)調(diào)控制器進(jìn)行區(qū)域自動(dòng)控制。根據(jù)饋線控制誤差（feeder control error，F(xiàn)CE）指標(biāo)，建立了實(shí)時(shí)平抑區(qū)域運(yùn)行狀態(tài)與最優(yōu)目標(biāo)之間差異的區(qū)域控制機(jī)制，據(jù)此提出了分層分布控制器與源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器的模型。

國(guó)務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革若干意見(jiàn)》提出：積極發(fā)展分布式電源，全面放開(kāi)用戶側(cè)分布式電源市場(chǎng)。擁有分布式電源的用戶以自身利益最大化為目標(biāo)向電網(wǎng)供電，因此不在配電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度內(nèi)，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。針對(duì)這種新情況，建立考慮多利益主體的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度機(jī)制也是十分必要的。

本文只是從規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行的若干個(gè)角度，對(duì)智能配電網(wǎng)進(jìn)行探討，由于篇幅有限，并未涉及諸如配電系統(tǒng)安全域、考慮越限風(fēng)險(xiǎn)下的調(diào)度運(yùn)行、配電網(wǎng)重構(gòu)等方向。希望本文能為我國(guó)從事智能配電網(wǎng)相關(guān)研究的人員提供一定的參考。