陳宵雪 黃海

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)出臺(tái)了多項(xiàng)關(guān)于分布式電源并入配網(wǎng)運(yùn)行的規(guī)劃，相應(yīng)提升了配電網(wǎng)的供電能力。在配電網(wǎng)供電能力提升過(guò)程中，設(shè)置了關(guān)于電網(wǎng)供電能力評(píng)估體系，通過(guò)評(píng)估方法能有效處理分布式電源的各項(xiàng)參數(shù)。本文基于傳統(tǒng)供電能力評(píng)估，通過(guò)半不變量性及概率潮流算法，建立供電能力概率評(píng)估模型，確保供電能力適應(yīng)性評(píng)估指標(biāo)與最大供電能力評(píng)估指標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果顯示，分布式電源隨機(jī)性供電能力評(píng)估對(duì)負(fù)荷高速增長(zhǎng)存在一定影響。

關(guān)鍵詞：分布式電源：概率潮流;供電能力

中圖分類號(hào)：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）31-0151-03

Power Supply Capacity Evaluation Considering the

Randomness of Distributed Generation

CHEN Xiaoxue1 HUANG Hai2

（1.State Grid Henan Electric Power Company Xinxian Power Supply Company，Xinxian Henan 465550;2. State Grid Xinyang Power Supply Company，Xinyang Henan 464000）

Abstract： In recent years， China has issued a number of plans on the integration of distributed power into the distribution network operation， which correspondingly improves the power supply capacity of the distribution network. In the process of improving the power supply capacity of distribution network， an evaluation system of power supply capacity is set up， which can effectively deal with the parameters of distributed power supply through the evaluation method. Based on the traditional power supply capacity evaluation， this paper established the power supply capacity probability evaluation model through the semi invariance and probabilistic power flow algorithm， to ensure the stable operation of the power supply capacity adaptability evaluation index and the maximum power supply capacity evaluation index. The test results show that the random power supply capacity evaluation of distributed generation has a certain impact on the high-speed load growth.

Keywords： distributed power;probabilistic power flow;power supply capacity

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的主要負(fù)荷中心。根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)電和輸電的要求，不斷增強(qiáng)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是配電網(wǎng)絡(luò)管理過(guò)程中需要重視的環(huán)節(jié)。但是，由于配電網(wǎng)的供電能力及網(wǎng)架架構(gòu)薄弱、供電可靠性差及配電網(wǎng)設(shè)備陳舊等，使得配電網(wǎng)在實(shí)際負(fù)荷預(yù)測(cè)中容易出現(xiàn)誤差，而且配電網(wǎng)在分布式電源接入后還容易改變系統(tǒng)中潮流方向，增加線路的功率分點(diǎn)，且對(duì)繼電保護(hù)裝置的配置和潮流收斂性有一定影響。因此，采用有效的配電網(wǎng)供電能力評(píng)估體系，對(duì)當(dāng)前配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)具有重要意義。

1 分布式電源電網(wǎng)供電應(yīng)用及系統(tǒng)規(guī)劃

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于多分布式電源接入配電網(wǎng)保護(hù)方案的研究較多，且基于不同滲透率研究分布式電源網(wǎng)損影響規(guī)律具備了大量實(shí)踐結(jié)果。目前，采用高于置信水平的約束規(guī)劃二次規(guī)劃模型，可以實(shí)現(xiàn)分布式電源的優(yōu)化配置。分布式電源接入配電網(wǎng)方式，有助于降低投資成本、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用，通過(guò)雙目標(biāo)雙層分布式電源規(guī)劃模型的建立，考慮到電源和聯(lián)絡(luò)線對(duì)可靠性的影響，將柔性規(guī)劃模型設(shè)置到網(wǎng)架規(guī)劃方案的供電模式中。例如，在并網(wǎng)和孤島模式下的多電源協(xié)調(diào)控制方案，通過(guò)評(píng)估模型的選擇，提出在不同接線方式下建立供電能力數(shù)據(jù)模型，并進(jìn)行電壓質(zhì)量和線損率指標(biāo)校驗(yàn)，得到配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移瓶頸等相關(guān)數(shù)值。采用多樣化評(píng)估方法，并且通過(guò)定義反饋線進(jìn)程精選層、匹配度、充盈度等指標(biāo)，分析影響供應(yīng)能力的各項(xiàng)因素[1]。針對(duì)環(huán)網(wǎng)引入潮流跟蹤理論，以及電源處理不確定性和負(fù)荷波動(dòng)的周期性等實(shí)時(shí)評(píng)估方法，考慮配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)方程和限速方程的非線性特征誤差，實(shí)現(xiàn)有利于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)消納新增負(fù)荷的目標(biāo)。

2 分布式電源隨機(jī)性潮流計(jì)算

此次研究以IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)為例，給定網(wǎng)絡(luò)約束條件，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)支路。IEEE33配電網(wǎng)絡(luò)約束條件如表1所示。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過(guò)對(duì)應(yīng)的各階距運(yùn)算，任何隨機(jī)半不變量和變量的數(shù)字特征都可以應(yīng)用到運(yùn)算中，尤其是各階距和概率潮流算法級(jí)數(shù)[2]。

線性化交流模型采用基于牛頓拉夫遜潮流基礎(chǔ)的交流性線化模型，通過(guò)方程式，能有效列舉出相角矩陣元素和有功注入功率電壓幅值。在支路功率方程線性化上，通過(guò)半不變量性質(zhì)能夠?qū)⒕矸e運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性運(yùn)算。對(duì)于分布式電源以及發(fā)電機(jī)組，其出力存在隨機(jī)性特點(diǎn)。利用該特點(diǎn)能計(jì)算出支路潮流隨機(jī)性概率及狀態(tài)變量的隨機(jī)性概率，還能明確變量和半變量的級(jí)數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)元件隨機(jī)模型按照發(fā)電機(jī)的負(fù)荷，設(shè)置確定性模型。確定性數(shù)值與特定概率分布的數(shù)據(jù)比較接近。在計(jì)算概率潮流時(shí)，需要建立隨機(jī)模型。

對(duì)于復(fù)核隨機(jī)模型來(lái)說(shuō)，其必須滿足正態(tài)分布要求，且正態(tài)分布的參數(shù)為期望值。通過(guò)方差能表示出相應(yīng)的概率密度函數(shù)，如式（1）所示。分級(jí)處理模型主要是按照風(fēng)機(jī)機(jī)組的輸出功率，繪制標(biāo)準(zhǔn)功率特性曲線。

[fx=12πσex-u2σ[（-∞，+∞）且σ≥0]]? ?（1）

按照太陽(yáng)輻射角度的變化進(jìn)行正態(tài)分布，必須立足于太陽(yáng)輻射角及氣候影響因素，計(jì)算出最大輻射照度、概率密度分布函數(shù)等。

在計(jì)算電網(wǎng)潮流和隨機(jī)變量相關(guān)性時(shí)，需要采用蒙特卡洛隨機(jī)抽樣算法。比如，注入功率轉(zhuǎn)化為網(wǎng)損及支路潮流的標(biāo)準(zhǔn)差。按照隨機(jī)變量的相關(guān)性，通過(guò)拉丁超立方采樣算法計(jì)算隨機(jī)變量概率的特性。當(dāng)裝機(jī)容量不斷加強(qiáng)時(shí)，需要采用相關(guān)性方法處理隨機(jī)變量，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電出力數(shù)值持續(xù)減小。在處理過(guò)程中，所應(yīng)用的處理方法主要是正態(tài)變換隨機(jī)變量法，并且通過(guò)相關(guān)性理論和半不變量法，對(duì)概率潮流進(jìn)行計(jì)算。

3 配電網(wǎng)供電能力概率評(píng)估

考慮到供電能力概率評(píng)估后的概率分布特征，在建立評(píng)估體系時(shí)，需要參考供電能力設(shè)定，計(jì)算節(jié)點(diǎn)有空負(fù)荷平均值，并且評(píng)估配電網(wǎng)運(yùn)行水平和電力供應(yīng)能力，與網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化匹配。電力供應(yīng)能力主要包括最大供應(yīng)能力和供電適應(yīng)性。在計(jì)算前者時(shí)，需要計(jì)算最大供電能力概率曲線，一般滿足正態(tài)分布要求，隨機(jī)判斷小概率事件，如電壓穩(wěn)定裕度和供電能力裕度等[3]。

對(duì)于供電能力適應(yīng)性指標(biāo)，在評(píng)估供電能力概率時(shí)，應(yīng)當(dāng)建立評(píng)估模型。由于發(fā)電機(jī)出力負(fù)荷不穩(wěn)定，且最大負(fù)荷值存在波動(dòng)性，從而導(dǎo)致仿真結(jié)果出現(xiàn)在支路功率約束上限，且分布概率通常小于1;對(duì)于分布在節(jié)點(diǎn)電壓約束下限，分布概率一般大于0。基于模型求解結(jié)果能提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性，還可以反映出直達(dá)供電能力模型，對(duì)供電能力模型進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。例如，可以通過(guò)小電壓和支路功率允許概率，將節(jié)點(diǎn)負(fù)荷概率控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并且獲得不同節(jié)點(diǎn)電壓的支路波動(dòng)特定，以此評(píng)估和分析配電網(wǎng)。

供電能力概率評(píng)估體系，首先需要考慮分布式電源隨機(jī)性，通過(guò)體系建設(shè)能獲取供電能力適應(yīng)性及相關(guān)指標(biāo)，以此分析潮流計(jì)算結(jié)果，并進(jìn)行仿真分析。通過(guò)建立公正能力概率評(píng)估模型，制定詳細(xì)的求解流程，能夠提高配電網(wǎng)的整體供電能力。表明DG的介入，使得最大固定能力近似服從正態(tài)分布，正確反映出配電網(wǎng)運(yùn)行情況。供電能力評(píng)估結(jié)果如表2所示。

配電網(wǎng)優(yōu)化后，基于供電范圍，能按照安全準(zhǔn)則提供最大功能，包含變電站供電能力和互聯(lián)型配電網(wǎng)的轉(zhuǎn)移能力，需要及時(shí)改善和優(yōu)化配電網(wǎng)的潮流和電壓。

4 結(jié)語(yǔ)

分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響表現(xiàn)在可靠性和安全性及調(diào)度、變壓器運(yùn)行和系統(tǒng)電能質(zhì)量。從配電網(wǎng)的供電能力來(lái)看，當(dāng)前接入配電網(wǎng)的系統(tǒng)支路潮流以及負(fù)荷預(yù)測(cè)產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)電壓，能基于基礎(chǔ)性分布電源配置、在主變配置以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的函數(shù)轉(zhuǎn)化后，顯示為優(yōu)化后的容量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李彩林，陳駿洲.含分布式電源配電網(wǎng)故障選線研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2019（18）：90-94.

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[3]劉勇，金欣明，譚暢，等.含分布式電源的配電網(wǎng)過(guò)電流保護(hù)機(jī)制[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2019（8）：172-175.