王廣濤

摘要：傳統(tǒng)主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法未考慮到間歇性分布電源可信性出力，且配電網(wǎng)負(fù)荷分配不合理，導(dǎo)致規(guī)劃效果并不理想。提出一種基于多目標(biāo)的多階段主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法，在常規(guī)負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上組建接入主動(dòng)配電網(wǎng)的風(fēng)、光等間歇性分布電源可信出力模型，全面考慮需求側(cè)響應(yīng)對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，構(gòu)建配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，對(duì)節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)不同負(fù)荷水平下的電源最佳規(guī)劃方案，所提方法不僅能夠有效減少規(guī)劃費(fèi)用，還能夠提升規(guī)劃效果。

關(guān)鍵詞：多目標(biāo);多階段;主動(dòng)配電網(wǎng);規(guī)劃方法

傳統(tǒng)主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法未考慮到間歇性分布電源可信性出力，且配電網(wǎng)負(fù)荷分配不合理，針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出基于多目標(biāo)的多階段主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法，通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分驗(yàn)證了所提方法的有效性。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃的定義

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，在一定程度上導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。在各類資源短缺的狀態(tài)下，發(fā)電方式靈活、運(yùn)行效率較高的分布式發(fā)電技術(shù)受到社會(huì)廣泛關(guān)注。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的接入，配電網(wǎng)由傳統(tǒng)的無(wú)源單行轉(zhuǎn)換成有源雙向網(wǎng)，這增加了系統(tǒng)的不確定性及復(fù)雜性，導(dǎo)致傳統(tǒng)被動(dòng)管理方式面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。而配電網(wǎng)規(guī)劃的定義則是為滿足未來(lái)年負(fù)荷增長(zhǎng)和電網(wǎng)發(fā)展的要求，確定何時(shí)、何地、建設(shè)何種類型的線路、變電站或者分布式電源等設(shè)備。配電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)果直接影響配電網(wǎng)投資、收益及未來(lái)年配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性。

在配電系統(tǒng)接入分布式電源后會(huì)給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來(lái)一定程度的沖擊，主動(dòng)配電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，成為智能電網(wǎng)中一個(gè)十分重要的分支。針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)展開(kāi)研究，并且取得了一些較為顯著的研究成果，基于主動(dòng)管理的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，在考慮主動(dòng)管理和用戶需求的基礎(chǔ)上，建立了主動(dòng)配電網(wǎng)的雙層框架規(guī)劃模型。其中規(guī)劃模型的上層采用單親遺傳算法求解，下層采用素對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法求解，但是該方法存在配電網(wǎng)負(fù)荷規(guī)劃不合理的問(wèn)題。

2 多階段主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法

2.1 構(gòu)建規(guī)劃模型

負(fù)荷預(yù)測(cè)是配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)將會(huì)為分布式電源、變電站的科學(xué)布點(diǎn)等決策提供重要的依據(jù)，也能夠保證整個(gè)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。主動(dòng)配電網(wǎng)分布式電源、儲(chǔ)能等的接入將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)產(chǎn)生較大程度的影響，所以在傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，需要全面分析配電系統(tǒng)中不同負(fù)荷之間的交互響應(yīng)。針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃，分析分布式電源接入的特點(diǎn)會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)的負(fù)荷需求產(chǎn)生異性影響，負(fù)荷預(yù)測(cè)在考慮傳統(tǒng)配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的同時(shí)，還需要考慮分布式能源滲透對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響，對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行全面修正，以此反映分布式能源接入情況下主動(dòng)配電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)側(cè)的實(shí)際負(fù)荷需求。

針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃對(duì)于負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生的影響，需要進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，獲取高峰負(fù)荷日典型負(fù)荷曲線，將其作為主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主動(dòng)配電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)一般情況下能夠劃分為常規(guī)負(fù)荷以及分布式電源出力，對(duì)其分別進(jìn)行建模以及預(yù)測(cè)，最后將兩者預(yù)測(cè)結(jié)果相結(jié)合，得到主動(dòng)配電網(wǎng)的最終負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，具體如公式（1）所示：P（t） = PB（t） -∑i = 1 n PSai （t） （1）式中：P（t）為主動(dòng)配電網(wǎng)在高峰負(fù)荷日t時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行調(diào)度過(guò)程中的總負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果;PB（t） 為t時(shí)間段內(nèi)常規(guī)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果;PSai （t） 為 t 時(shí)間段內(nèi)DG的可信出力。與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)負(fù)荷不同，主動(dòng)配電網(wǎng)中包含部分柔性負(fù)荷，也即可響應(yīng)調(diào)節(jié)以及參與電網(wǎng)調(diào)度的負(fù)荷。

考慮到柔性負(fù)荷后，傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中所涉及到的典型負(fù)荷曲線發(fā)生了十分明顯的變化，通過(guò)負(fù)荷大小能夠?qū)⑵鋭澐譃橐韵?類：1）不可控負(fù)荷通常情況下該類負(fù)荷的用電需求無(wú)法及時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)機(jī)制，是傳統(tǒng)配電網(wǎng)負(fù)荷的重要組成部分。2）可控負(fù)荷該類負(fù)荷主要為中斷負(fù)荷，一般情況下需要與電力公司簽訂相關(guān)的經(jīng)濟(jì)合同，在規(guī)定負(fù)荷高峰或者緊急狀態(tài)下，用戶進(jìn)行適當(dāng)?shù)呢?fù)荷中斷以及消減。3）可調(diào)負(fù)荷該類負(fù)荷無(wú)法完全進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度，但是能夠在一定程度上跟隨分時(shí)電價(jià)、階梯電價(jià)等相關(guān)的電價(jià)引導(dǎo)機(jī)制，調(diào)節(jié)相關(guān)的用電需求負(fù)荷。在主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃中，需求側(cè)響應(yīng)是一項(xiàng)十分重要的負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)技術(shù)，它最為主要的作用就是削減高峰負(fù)荷，從而有效降低配電網(wǎng)所需要的變電容量以及線路輸送量等。在全面分析可控負(fù)荷后，需要計(jì)算主動(dòng)配電網(wǎng)中最新的負(fù)荷預(yù)測(cè)峰值：PB（t） = PSum（t） - PCon（t）（2）式中：PSum（t） 為在t時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)值總數(shù);PCon（t） 為在t時(shí)間段內(nèi)可控負(fù)荷的預(yù)測(cè)值。主動(dòng)配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果一方面會(huì)受到可控負(fù)荷的主動(dòng)調(diào)節(jié)作用影響，另一方面，分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)會(huì)被全部消納，導(dǎo)致配電網(wǎng)側(cè)的負(fù)荷也會(huì)受到影響。現(xiàn)今電能供應(yīng)側(cè)的清潔替換是無(wú)法阻擋的趨勢(shì)，主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃還需要全面考慮大規(guī)模的電源接入需求，以此來(lái)適應(yīng)未來(lái)階段清潔能源滲透率日益升高的事實(shí)。設(shè)定Pα代表可信出力，它是指分布式電源在一定的置信度α下最少的出力水平。也可以通過(guò)區(qū)域分布式電源獲取出力預(yù)測(cè)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的概率密度函數(shù)或者累計(jì)分布函數(shù)，獲取Pα的最終取值。為了更加全面發(fā)揮分布式電源的作用，促使其能夠有效減少設(shè)備容量，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的能量主動(dòng)管理。由能量主動(dòng)管理模式，結(jié)合所研究區(qū)域內(nèi)總裝機(jī)預(yù)測(cè)值和單位DG可信出力值，能夠獲取規(guī)劃區(qū)在t時(shí)間段內(nèi)DG可信出力預(yù)測(cè)模型為Psα（t） = Ps×Pα（3）式中：Psα（t）為在年高峰負(fù)荷日內(nèi)t時(shí)間段的DG可信出力;Ps為年DG裝機(jī)總?cè)萘?Pα為在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)DG的可信出力。在已知分布式電源裝機(jī)規(guī)模的狀態(tài)下，主動(dòng)管理模式下的配電網(wǎng)規(guī)劃一方面涉及到網(wǎng)架規(guī)劃，另外一方面又涉及到儲(chǔ)能選址定容。通過(guò)分解協(xié)調(diào)思想，能夠?qū)⑸鲜鰡?wèn)題轉(zhuǎn)化為雙層規(guī)劃模型。

結(jié)束語(yǔ)：

針對(duì)傳統(tǒng)的主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法的不足，提出基于多目標(biāo)的多階段主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法。通過(guò)具體仿真實(shí)驗(yàn)顯示，相比傳統(tǒng)方法，所提方法能夠有效減少規(guī)劃費(fèi)用以及提升規(guī)劃效果和綜合性能。

參考文獻(xiàn)

[1]謝仕煒， 胡志堅(jiān)， 王玨瑩，等. 基于不確定隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論的主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃模型及其求解方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2019， 34（5）：17.

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