張士杰

中國(guó)電建集團(tuán)河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 河南 鄭州 450007

1 運(yùn)行優(yōu)化需求分析

智能配電網(wǎng)包含著多元化的電源以及負(fù)荷,包括分布式電源,柔性負(fù)荷以及電動(dòng)汽車(chē)等等,具有非常明顯的靈活性,但是因?yàn)榉植际诫娫幢旧砭途哂幸欢ǖ拈g歇性以及智能配電網(wǎng)存在著多元化的情況,所以說(shuō)會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不確定因素,智能配電網(wǎng)存在著節(jié)點(diǎn)電壓越限以及線路重過(guò)載等等問(wèn)題,會(huì)直接影響到整體的可靠運(yùn)行,所以說(shuō)我們有必要針對(duì)于智能配電網(wǎng)的不確定性所造成的影響進(jìn)行分析并且確定好關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與相關(guān)的要素,使用針對(duì)性的優(yōu)化措施,保障智能配電網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中的可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。

配電網(wǎng)在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中,隨著分布式電源以及柔性負(fù)荷,包括電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模的接入之后,其形態(tài)出現(xiàn)了非常明顯的變化。各種各樣的新的元素的增加,對(duì)于配電網(wǎng)的運(yùn)行造成了很大的影響,但是因?yàn)榕潆娋W(wǎng)的源特性跟荷特性是不一樣的,所以說(shuō)對(duì)其造成的影響也是不盡相同的,就以分布式電源跟電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷作為例子進(jìn)行探討,把分布式電源接入到配電網(wǎng)當(dāng)中,改變的是配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以使配電網(wǎng)呈現(xiàn)出一個(gè)多元化的態(tài)勢(shì)。分布式電源的處理會(huì)減少上級(jí)電網(wǎng)的供電需求,大幅度的降低線路的負(fù)載率,但是因?yàn)榫€路減少了相應(yīng)的傳輸功能,會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)點(diǎn)附近的電壓出現(xiàn)提升,使節(jié)點(diǎn)存在著電壓過(guò)高的風(fēng)險(xiǎn),與之相反,電動(dòng)汽車(chē)在接入配電網(wǎng)之后,其負(fù)荷率滲透過(guò)高的時(shí)候,會(huì)使過(guò)多的電壓流經(jīng)電路,導(dǎo)致最終電流增大,會(huì)使線路的負(fù)載過(guò)重,負(fù)載率明顯升高,這嚴(yán)重影響了節(jié)點(diǎn)電壓,會(huì)使末端電壓出現(xiàn)下降的情況,引起電壓低的問(wèn)題,對(duì)于用戶的正常用電會(huì)造成很大的影響。

另外一方面,因?yàn)榕潆娋W(wǎng)絡(luò)當(dāng)中存在著很多源節(jié)點(diǎn)以及荷節(jié)點(diǎn),站在時(shí)間維度的角度來(lái)看,分布式電源的出力以及多元化負(fù)荷往往存在著非常明顯的時(shí)序性。比方說(shuō)夜間風(fēng)力發(fā)電會(huì)非常的大,而光伏出力則是在白天可以達(dá)到高峰,同時(shí)負(fù)荷也有非常明顯的峰谷期,每一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)都會(huì)影響到配電網(wǎng)在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中的狀態(tài),同時(shí)影響的要素也是不一樣的,從時(shí)間維度來(lái)看,每一個(gè)地區(qū)的配電網(wǎng)的拓?fù)涠疾灰粯?網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量以及大小都有著明顯的區(qū)別,有一部分地區(qū)的分布式電源或者是電動(dòng)汽車(chē)的滲透率會(huì)非常的高,每一條饋線的工業(yè)以及商業(yè),包括居民負(fù)荷,都存在著明顯的比例差異。同一個(gè)時(shí)間的節(jié)點(diǎn),不同地區(qū),其影響要素也是不一樣的,所以說(shuō)我們必須要綜合考慮,將時(shí)間維度跟空間緯度進(jìn)行要素概括,深度的去挖掘影響到智能配電網(wǎng)和各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的具體的關(guān)聯(lián),并且進(jìn)行調(diào)控以及優(yōu)化。

2 快速匹配算法設(shè)計(jì)

2.1 基本思路

不同的源節(jié)點(diǎn)以及荷節(jié)點(diǎn)影響著配電網(wǎng)的運(yùn)行,而且會(huì)使其網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率出現(xiàn)一定的變化,負(fù)載率可以側(cè)面的反映出配電網(wǎng)在運(yùn)行的時(shí)候的變化,因此在本篇文章當(dāng)中所采取的方式就是利用負(fù)載率作為反應(yīng)配電網(wǎng)運(yùn)行狀況的最為重要的一個(gè)指標(biāo),在計(jì)算的時(shí)候,如下所示。

在進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候,我們也需要考慮到影響配電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),為了避免這些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)靈敏度較大所帶來(lái)的電壓越限的情況,配電網(wǎng)當(dāng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)還必須要滿足相應(yīng)的電壓的約束。

首先我們需要針對(duì)于配電網(wǎng)的個(gè)節(jié)點(diǎn)以及負(fù)債率之間的關(guān)系進(jìn)行分析,考慮到配電網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同時(shí)刻的功率都是不一樣的以及對(duì)于負(fù)載變化的影響也不一樣,因此在本篇文章當(dāng)中主要會(huì)通過(guò)計(jì)算不同時(shí)刻點(diǎn)的功率所占系數(shù)以及相關(guān)的影響可以推算出每一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)對(duì)于負(fù)載率變化產(chǎn)生的實(shí)施影響。

其次,在挖掘影響配電網(wǎng)變化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的時(shí)候,需要依據(jù)所得到的實(shí)時(shí)影響度選取待分析的時(shí)間段來(lái)計(jì)算好該時(shí)間段內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)于配件網(wǎng)所造成的綜合性的影響,并且對(duì)綜合影響度進(jìn)行重新排序,尋找出負(fù)債率變化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

最后需要針對(duì)于配電網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)的影響度進(jìn)行排序,提出相應(yīng)的優(yōu)化控制建議,并且針對(duì)于優(yōu)化之后的配電網(wǎng)進(jìn)行電壓校驗(yàn)。

2.2 基本流程

為了能夠在進(jìn)行研究的時(shí)候,顯得更加的清晰透明,我們?cè)谶M(jìn)行算法設(shè)計(jì)的時(shí)候可以選擇設(shè)計(jì)相關(guān)的匹配流程圖,依據(jù)智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行流程的匹配,具體的實(shí)施步驟如下所示。

①首先需要讀取配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?然后分析具體的線路以及網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。

②計(jì)算出來(lái)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率所占總體負(fù)荷的比重,并且得出功率占比系數(shù),同時(shí)需要計(jì)算出某一個(gè)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功率和負(fù)載率的發(fā)展趨勢(shì),得出趨勢(shì)影響系數(shù)。

③依據(jù)所得到的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功率占比系數(shù)以及趨勢(shì)影響系數(shù),計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的某一個(gè)時(shí)刻的視在功率對(duì)于負(fù)載率所產(chǎn)生的變化。

④依據(jù)計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)影響度選取時(shí)間段來(lái)進(jìn)行綜合性的分析,計(jì)算出在某一個(gè)時(shí)間段當(dāng)中,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)于負(fù)載率產(chǎn)生變化的綜合性的影響度。

⑤依據(jù)所得出來(lái)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)于負(fù)載率變化產(chǎn)生的綜合影響度,對(duì)其進(jìn)行綜合性的排序,并且針對(duì)于排序的結(jié)果,提出相應(yīng)的優(yōu)化建議。

2.3 算法實(shí)現(xiàn)

針對(duì)于上文當(dāng)中所研究的基本的流程,可以進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn),并且去計(jì)算各類(lèi)參數(shù)。

①功率占比系數(shù)計(jì)算

在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中節(jié)點(diǎn)的某一時(shí)刻的視在功率如果越大的話,那么它所占的配電網(wǎng)的實(shí)際的負(fù)荷值的比重也會(huì)變得越大,那么影響配電網(wǎng)的負(fù)載變化的可能性也會(huì)越來(lái)越高,所以說(shuō)在本篇文章當(dāng)中,我們可以設(shè)置好功率占比系數(shù),以功率的占比系數(shù)來(lái)去衡量某一個(gè)時(shí)刻對(duì)于負(fù)載率變化存在著的潛在可能性。

②趨勢(shì)影響系數(shù)計(jì)算

在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,雖然說(shuō)有可能存在著某一節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻的視在功率的占比比較高,但是沒(méi)有辦法,因此說(shuō)明對(duì)于負(fù)載率變化的影響大小,例如某一個(gè)地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)荷占比是非常的高的,它的農(nóng)業(yè)荷占比比較低,但是因?yàn)楣I(yè)負(fù)荷非常的平穩(wěn),農(nóng)業(yè)負(fù)荷的波動(dòng)卻非常的大,針對(duì)于這個(gè)地區(qū)的負(fù)載功率進(jìn)行分析以及研究發(fā)現(xiàn)工業(yè)負(fù)荷對(duì)于負(fù)載力的變化影響是非常小的,但是波動(dòng)率非常大的農(nóng)業(yè)卻對(duì)負(fù)載率的變化影響非常大,所以說(shuō)在本篇文章當(dāng)中設(shè)置趨勢(shì)影響系數(shù)的時(shí)候,是根據(jù)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行衡量的,依據(jù)波動(dòng)的情況以及對(duì)于負(fù)載變化的趨勢(shì)產(chǎn)生的影響進(jìn)行的研究。具體主要包括趨勢(shì)影響方向以及趨勢(shì)影響程度。

趨勢(shì)影響方向:

在配電網(wǎng)路當(dāng)中源節(jié)點(diǎn)以及荷節(jié)點(diǎn)對(duì)于負(fù)載率的變化影響的方向都是不一樣的,當(dāng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率升高的時(shí)候,那么配電網(wǎng)的負(fù)載率則也會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)升高的趨勢(shì),相反,當(dāng)分布式電源出現(xiàn)升高的時(shí)候,配電網(wǎng)的負(fù)載率會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì),除此之外,因?yàn)榕潆娋W(wǎng)存在著非常多的節(jié)點(diǎn),一旦其負(fù)載率升高,那么不排除存在著視在功率下降的情況,所以說(shuō)我們有必要針對(duì)于源以及荷對(duì)于負(fù)載率所產(chǎn)生的變化趨勢(shì)的影響方向進(jìn)行相關(guān)的研究。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),配電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載變化跟負(fù)荷變化呈現(xiàn)的是正相關(guān)的關(guān)系和分布式電源則呈現(xiàn)著一個(gè)負(fù)相關(guān)的關(guān)系,對(duì)此在本篇文章當(dāng)中會(huì)采取皮爾遜相關(guān)系數(shù)來(lái)量化某一個(gè)時(shí)刻的配電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)對(duì)于負(fù)載率變化趨勢(shì)所產(chǎn)生的影響。趨勢(shì)影響程度:在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,即便是同類(lèi)的源、荷節(jié)點(diǎn),對(duì)于負(fù)載率變化產(chǎn)生的影響是一樣的,但是對(duì)其影響的程度也是不一樣的,所以說(shuō)需要深入地對(duì)同類(lèi)的源、荷節(jié)點(diǎn),對(duì)于負(fù)載率變化趨勢(shì)所產(chǎn)生的影響程度進(jìn)行研究,考慮到了源、荷對(duì)于負(fù)載率的變化,趨勢(shì)的影響僅僅是方向的不同。但是整體的程度是比較類(lèi)似的,所以說(shuō)研究的時(shí)候可以主要以荷節(jié)點(diǎn)作為例子,來(lái)針對(duì)于負(fù)載變化的趨勢(shì)進(jìn)行深入性的研究。

③綜合影響度排序以及相關(guān)的建議

在選取了相應(yīng)的時(shí)段進(jìn)行分析了之后,我們可以發(fā)現(xiàn),根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的綜合性影響度來(lái)看,可以對(duì)其進(jìn)行排序,并且尋找出影響配電網(wǎng)運(yùn)行的最為重要的節(jié)點(diǎn)。以配電網(wǎng)的重過(guò)載時(shí)段作為例子進(jìn)行研究,負(fù)荷功率上升以及分布式電源下降的時(shí)候,容易出現(xiàn)配電網(wǎng)重過(guò)載,這個(gè)時(shí)候有關(guān)于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的配電網(wǎng)的功率變化呈現(xiàn)著正向相關(guān)影響比較大的情況,而分布式的電源節(jié)點(diǎn)對(duì)于負(fù)載變化的影響比較小,因此需要針對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控,減少配電網(wǎng)出現(xiàn)的重過(guò)載。在本文當(dāng)中,針對(duì)于匹配出的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型,提出了相應(yīng)的優(yōu)化建議。如果重過(guò)載時(shí)段,影響配電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的話,那么負(fù)荷的類(lèi)型是工業(yè)負(fù)荷或者是商業(yè)負(fù)荷,這個(gè)時(shí)候我們需要考慮到電網(wǎng)公司以及相關(guān)的用戶是否需要進(jìn)行談判,并且簽訂相應(yīng)的合約,使其成為可中斷負(fù)荷,這樣能夠更好的保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。如果重過(guò)載的時(shí)段影響配電網(wǎng)的關(guān)鍵為負(fù)荷節(jié)點(diǎn),而且負(fù)荷屬于農(nóng)業(yè)負(fù)荷或者是電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷的話,則需要考慮在進(jìn)行相關(guān)配置儲(chǔ)能的時(shí)候,用戶供電需求緊張時(shí),向電網(wǎng)輸送電能,可以有效地吸收電網(wǎng)電能,并且達(dá)到負(fù)荷的需求,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之,在本篇文章中,主要圍繞著配電網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化需求進(jìn)行了相關(guān)的探討,并且研究了如何對(duì)其進(jìn)行快速匹配,為下一步的優(yōu)化提供了相映的方向,希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一定的幫助。