張士杰

中國電建集團(tuán)河南省電力勘測設(shè)計院有限公司 河南 鄭州 450007

1 運行優(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)荷以及電動汽車等等,具有非常明顯的靈活性,但是因為分布式電源本身就具有一定的間歇性以及智能配電網(wǎng)存在著多元化的情況,所以說會導(dǎo)致出現(xiàn)不確定因素,智能配電網(wǎng)存在著節(jié)點電壓越限以及線路重過載等等問題,會直接影響到整體的可靠運行,所以說我們有必要針對于智能配電網(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)點與相關(guān)的要素,使用針對性的優(yōu)化措施,保障智能配電網(wǎng)在運行的過程當(dāng)中的可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。

配電網(wǎng)在發(fā)展的過程當(dāng)中,隨著分布式電源以及柔性負(fù)荷,包括電動汽車大規(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,對于配電網(wǎng)的運行造成了很大的影響,但是因為配電網(wǎng)的源特性跟荷特性是不一樣的,所以說對其造成的影響也是不盡相同的,就以分布式電源跟電動汽車負(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)出一個多元化的態(tài)勢。分布式電源的處理會減少上級電網(wǎng)的供電需求,大幅度的降低線路的負(fù)載率,但是因為線路減少了相應(yīng)的傳輸功能,會導(dǎo)致網(wǎng)點附近的電壓出現(xiàn)提升,使節(jié)點存在著電壓過高的風(fēng)險,與之相反,電動汽車在接入配電網(wǎng)之后,其負(fù)荷率滲透過高的時候,會使過多的電壓流經(jīng)電路,導(dǎo)致最終電流增大,會使線路的負(fù)載過重,負(fù)載率明顯升高,這嚴(yán)重影響了節(jié)點電壓,會使末端電壓出現(xiàn)下降的情況,引起電壓低的問題,對于用戶的正常用電會造成很大的影響。

另外一方面,因為配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中存在著很多源節(jié)點以及荷節(jié)點,站在時間維度的角度來看,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序性。比方說夜間風(fēng)力發(fā)電會非常的大,而光伏出力則是在白天可以達(dá)到高峰,同時負(fù)荷也有非常明顯的峰谷期,每一個時間節(jié)點都會影響到配電網(wǎng)在發(fā)展的過程當(dāng)中的狀態(tài),同時影響的要素也是不一樣的,從時間維度來看,每一個地區(qū)的配電網(wǎng)的拓?fù)涠疾灰粯?網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(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汽車的滲透率會非常的高,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。同一個時間的節(jié)點,不同地區(qū),其影響要素也是不一樣的,所以說我們必須要綜合考慮,將時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)和各個時間節(jié)點的具體的關(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

2.1 基本思路

不同的源節(jié)點以及荷節(jié)點影響著配電網(wǎng)的運行,而且會使其網(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)在運行的時候的變化,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)運行狀況的最為重要的一個指標(biāo),在計算的時候,如下所示。

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

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

其次,在挖掘影響配電網(wǎng)變化的關(guān)鍵節(jié)點的時候,需要依據(jù)所得到的實時影響度選取待分析的時間段來計算好該時間段內(nèi)的各個節(jié)點對于配件網(wǎng)所造成的綜合性的影響,并且對綜合影響度進(jìn)行重新排序,尋找出負(fù)債率變化的關(guān)鍵節(jié)點。

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

2.2 基本流程

為了能夠在進(jìn)行研究的時候,顯得更加的清晰透明,我們在進(jìn)行算法設(shè)計的時候可以選擇設(shè)計相關(guān)的匹配流程圖,依據(jù)智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點來進(jìn)行流程的匹配,具體的實施步驟如下所示。

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。

②計算出來某一個節(jié)點的功率所占總體負(fù)荷的比重,并且得出功率占比系數(shù),同時需要計算出某一個時間的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功率和負(fù)載率的發(fā)展趨勢,得出趨勢影響系數(shù)。

③依據(jù)所得到的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功率占比系數(shù)以及趨勢影響系數(shù),計算出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的某一個時刻的視在功率對于負(fù)載率所產(chǎn)生的變化。

④依據(jù)計算出來的實時影響度選取時間段來進(jìn)行綜合性的分析,計算出在某一個時間段當(dāng)中,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對于負(fù)載率產(chǎn)生變化的綜合性的影響度。

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

2.3 算法實現(xiàn)

針對于上文當(dāng)中所研究的基本的流程,可以進(jìn)行算法實現(xiàn),并且去計算各類參數(shù)。

①功率占比系數(shù)計算

在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中節(jié)點的某一時刻的視在功率如果越大的話,那么它所占的配電網(wǎng)的實際的負(fù)荷值的比重也會變得越大,那么影響配電網(wǎng)的負(fù)載變化的可能性也會越來越高,所以說在本篇文章當(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)來去衡量某一個時刻對于負(fù)載率變化存在著的潛在可能性。

②趨勢影響系數(shù)計算

在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,雖然說有可能存在著某一節(jié)點的時刻的視在功率的占比比較高,但是沒有辦法,因此說明對于負(fù)載率變化的影響大小,例如某一個地區(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,但是因為工業(yè)負(fù)荷非常的平穩(wěn),農(nóng)業(yè)負(fù)荷的波動卻非常的大,針對于這個地區(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)荷對于負(fù)載力的變化影響是非常小的,但是波動率非常大的農(nóng)業(yè)卻對負(fù)載率的變化影響非常大,所以說在本篇文章當(dāng)中設(shè)置趨勢影響系數(shù)的時候,是根據(jù)配電網(wǎng)的節(jié)點來進(jìn)行衡量的,依據(jù)波動的情況以及對于負(fù)載變化的趨勢產(chǎn)生的影響進(jìn)行的研究。具體主要包括趨勢影響方向以及趨勢影響程度。

趨勢影響方向:

在配電網(wǎng)路當(dāng)中源節(jié)點以及荷節(jié)點對于負(fù)載率的變化影響的方向都是不一樣的,當(dāng)負(fù)荷節(jié)點的功率升高的時候,那么配電網(wǎng)的負(fù)載率則也會呈現(xiàn)一個升高的趨勢,相反,當(dāng)分布式電源出現(xiàn)升高的時候,配電網(wǎng)的負(fù)載率會呈現(xiàn)一個下降的趨勢,除此之外,因為配電網(wǎng)存在著非常多的節(jié)點,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,所以說我們有必要針對于源以及荷對于負(fù)載率所產(chǎn)生的變化趨勢的影響方向進(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)著一個負(fù)相關(guān)的關(guān)系,對此在本篇文章當(dāng)中會采取皮爾遜相關(guān)系數(shù)來量化某一個時刻的配電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點對于負(fù)載率變化趨勢所產(chǎn)生的影響。趨勢影響程度:在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,即便是同類的源、荷節(jié)點,對于負(fù)載率變化產(chǎn)生的影響是一樣的,但是對其影響的程度也是不一樣的,所以說需要深入地對同類的源、荷節(jié)點,對于負(fù)載率變化趨勢所產(chǎn)生的影響程度進(jìn)行研究,考慮到了源、荷對于負(fù)載率的變化,趨勢的影響僅僅是方向的不同。但是整體的程度是比較類似的,所以說研究的時候可以主要以荷節(jié)點作為例子,來針對于負(fù)載變化的趨勢進(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)的時段進(jìn)行分析了之后,我們可以發(fā)現(xiàn),根據(jù)各個節(jié)點的綜合性影響度來看,可以對其進(jìn)行排序,并且尋找出影響配電網(wǎng)運行的最為重要的節(jié)點。以配電網(wǎng)的重過載時段作為例子進(jìn)行研究,負(fù)荷功率上升以及分布式電源下降的時候,容易出現(xiàn)配電網(wǎng)重過載,這個時候有關(guān)于負(fù)荷節(jié)點的配電網(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)點對于負(fù)載變化的影響比較小,因此需要針對于關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行調(diào)控,減少配電網(wǎng)出現(xiàn)的重過載。在本文當(dāng)中,針對于匹配出的節(jié)點類型,提出了相應(yīng)的優(yōu)化建議。如果重過載時段,影響配電網(wǎng)運行的關(guān)鍵節(jié)點是負(fù)荷節(jié)點的話,那么負(fù)荷的類型是工業(yè)負(fù)荷或者是商業(yè)負(fù)荷,這個時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)的安全運行。如果重過載的時段影響配電網(wǎng)的關(guān)鍵為負(fù)荷節(jié)點,而且負(fù)荷屬于農(nóng)業(yè)負(fù)荷或者是電動汽車負(fù)荷的話,則需要考慮在進(jìn)行相關(guān)配置儲能的時候,用戶供電需求緊張時,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,實現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

結(jié)束語

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