鄭淑榕

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512026

0 引言

基于產(chǎn)能過(guò)剩、能源利用低效化、新能源消納難度大等問(wèn)題，必須探尋新能源背景下電、氣、冷熱能源的綜合利用問(wèn)題，以配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃帶來(lái)電、氣、冷熱等多種能源系統(tǒng)的綜合利用，以彼此間的協(xié)調(diào)優(yōu)化提高我國(guó)能源利用率，從而真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 背景

目前關(guān)于新能源綜合開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的研究主要有三大成果，分別為綜合規(guī)劃、聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化和綜合評(píng)估。綜合規(guī)劃從多能源系統(tǒng)耦合關(guān)系建模、求解等方面著手，提出了改進(jìn)型模糊綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃方法，以獲得最優(yōu)化的容量配置方案，明確最佳運(yùn)行路徑。綜合規(guī)劃以運(yùn)行費(fèi)用、補(bǔ)償成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立新能源系統(tǒng)儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱配置模型[1]。聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化則主要是推出了充分考慮電力網(wǎng)絡(luò)、熱力網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗的電熱綜合能源系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型以及積極需求側(cè)響應(yīng)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化模型。綜合評(píng)估在現(xiàn)有綜合能源系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從支路功率、節(jié)點(diǎn)電壓氣壓等方面提出了系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)應(yīng)綠色的綜合能源系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估方法。

隨著人們對(duì)綜合能源系統(tǒng)研究的深入，逐漸開(kāi)始關(guān)注其與配電網(wǎng)之間的關(guān)系，著手配電網(wǎng)的多場(chǎng)景規(guī)劃。從發(fā)展的大趨勢(shì)看，配電網(wǎng)將與天然氣系統(tǒng)、冷熱傳輸系統(tǒng)聯(lián)合規(guī)劃發(fā)展。在規(guī)劃發(fā)展中既要考慮電網(wǎng)規(guī)劃成本問(wèn)題，又要考慮能源利用效率、新能源消耗率問(wèn)題，還要兼顧配電網(wǎng)絡(luò)的潮流約束，以明確新能源綜合系統(tǒng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的復(fù)雜性[2]。因此，基于其多重目標(biāo)訴求，探明配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃路徑具有積極意義。

2 新能源背景下配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃的復(fù)雜性

新能源背景下，配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃相對(duì)復(fù)雜，而這種復(fù)雜性是由多要素協(xié)調(diào)規(guī)劃的較高難度決定的。規(guī)劃要素具有明顯的行為特征差異，這些要素物理本質(zhì)和行為特征的差異使得問(wèn)題規(guī)劃混雜性和整體規(guī)模顯著提升。為此，可以著手發(fā)展科學(xué)有效的多類型要素預(yù)測(cè)分析手段，利用已有的配電大數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷需求變化、典型運(yùn)行場(chǎng)景的預(yù)測(cè)，也可以用細(xì)顆粒度的規(guī)劃方法去明確同要素不確定性特征，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷隨機(jī)行為、用戶行為習(xí)慣特殊性到模型中的整合，以場(chǎng)景削減的方式提取核心問(wèn)題。配電網(wǎng)運(yùn)行與規(guī)劃處于緊密耦合狀態(tài)，必須處理好規(guī)劃問(wèn)題、運(yùn)行問(wèn)題和形態(tài)演變之間的關(guān)系。例如，用電高成本地區(qū)可再生能源供能方式發(fā)展快，而供電可靠性無(wú)法有效滿足用戶需要的地區(qū)，用戶儲(chǔ)能和發(fā)電設(shè)備應(yīng)用更普遍。由此可以看出，配電網(wǎng)形態(tài)發(fā)展與規(guī)劃設(shè)計(jì)有一定的耦合性[3]，需要在問(wèn)題規(guī)劃時(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的充分解讀。

不同運(yùn)行策略對(duì)規(guī)劃方案評(píng)價(jià)結(jié)果有直接性影響，不同的規(guī)劃方案有影響運(yùn)行策略的設(shè)計(jì)，因此運(yùn)行階段的多類型影響要素應(yīng)在規(guī)劃問(wèn)題中體現(xiàn)，這使得配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃模型建構(gòu)更復(fù)雜，需關(guān)注復(fù)雜場(chǎng)景下的評(píng)估與決策。動(dòng)態(tài)化約束條件、運(yùn)行策略優(yōu)化等要素的出現(xiàn)讓規(guī)劃問(wèn)題變得動(dòng)態(tài)連續(xù)，規(guī)劃方案的評(píng)估決策難度提升。為此，在配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃時(shí)需考慮復(fù)雜的場(chǎng)景需求，選擇科學(xué)有效的推演方式，明確配電網(wǎng)形態(tài)演變下協(xié)調(diào)規(guī)劃的若干關(guān)鍵問(wèn)題。

3 新能源背景下配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃的策略

3.1 進(jìn)行復(fù)雜形態(tài)特征的提取和量化處理

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃以電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行電網(wǎng)特征的刻畫，但電網(wǎng)形態(tài)和用戶需求是動(dòng)態(tài)變化的，使用靜態(tài)、穩(wěn)定的電能質(zhì)量指標(biāo)來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)特征刻畫無(wú)法滿足配電系統(tǒng)多場(chǎng)景規(guī)劃的現(xiàn)實(shí)要求，因此應(yīng)進(jìn)行其他指標(biāo)的定量描述，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)時(shí)間、空間、物理、價(jià)值多維度屬性的分析，將不確定的互聯(lián)性的信息理念轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽茖W(xué)度量的計(jì)量指標(biāo)，形成統(tǒng)一框架指導(dǎo)下的規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)集合以及評(píng)估體系。配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃的主要影響要素如圖1所示。在多場(chǎng)景規(guī)劃復(fù)雜形態(tài)特征的量化分析中，不僅需對(duì)電子裝備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、端接方法進(jìn)行考量，還需計(jì)算電磁容量，明確安裝位置，在規(guī)劃中要考慮信號(hào)傳達(dá)、信號(hào)傳輸中斷、誤碼冗余等問(wèn)題。

圖1 配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃的主要影響要素

3.2 進(jìn)行規(guī)劃要素的動(dòng)態(tài)聚合分析

傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且用電方式穩(wěn)定，而基于新能源綜合利用的背景進(jìn)行配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃時(shí)，需考慮系統(tǒng)承載規(guī)劃要素的豐富性，以及這些要素物理屬性、動(dòng)態(tài)特性方面的差異?？紤]到分布式電源、分布式儲(chǔ)能等設(shè)備接入所帶來(lái)的多節(jié)點(diǎn)實(shí)際，需進(jìn)行多尺度動(dòng)態(tài)聚合預(yù)測(cè)與分析，以場(chǎng)景削減等方式限制規(guī)劃問(wèn)題的不確定性水平。為此，進(jìn)行典型場(chǎng)景與極端環(huán)境下源—網(wǎng)—荷變化趨勢(shì)的模擬[4]，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)劃要素多尺度特征的把握，進(jìn)行多維度分析預(yù)測(cè)，與所獲得的分散資源聚合特性去探明其規(guī)劃周期內(nèi)的行為規(guī)律。模擬過(guò)程如圖2所示。對(duì)于分布式電源來(lái)說(shuō)，如果將其看作是具有負(fù)出力特性的負(fù)荷，傳統(tǒng)配電系統(tǒng)規(guī)劃所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法也有一定的借鑒作用，但其無(wú)法滿足新能源綜合利用背景下配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃及智能配電運(yùn)行的實(shí)際，也無(wú)法對(duì)接入的分布數(shù)儲(chǔ)能進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此應(yīng)基于規(guī)劃要素動(dòng)態(tài)聚合結(jié)果去探明他們之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系和互動(dòng)模式，嘗試源—荷—儲(chǔ)協(xié)同預(yù)測(cè)的新方法。

圖2 動(dòng)態(tài)聚合與分析預(yù)測(cè)流程

3.3 多要素影響下的復(fù)雜場(chǎng)景規(guī)劃

一方面，計(jì)及運(yùn)行特征的精細(xì)規(guī)劃。在規(guī)劃階段要考慮到配電系統(tǒng)的場(chǎng)景應(yīng)用的不確定性特征和靈活運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)可控資源的挖掘和利用[5]，配合協(xié)調(diào)運(yùn)行方案實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在計(jì)及運(yùn)行策略影響時(shí)應(yīng)建立系統(tǒng)形態(tài)特征明顯，多場(chǎng)景規(guī)劃運(yùn)行不確定性與運(yùn)行策略融合的優(yōu)化規(guī)劃模型，以減少運(yùn)行策略調(diào)整對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的不利影響。另一方面，需做好多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的演進(jìn)規(guī)劃，以多時(shí)空尺度配用電大數(shù)據(jù)的挖掘與融合去預(yù)估電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的精細(xì)度，在大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的支持下建立以數(shù)據(jù)貫穿驅(qū)動(dòng)的配電系統(tǒng)，規(guī)劃建設(shè)運(yùn)行評(píng)估的閉環(huán)鏈條。具體來(lái)說(shuō)，所對(duì)應(yīng)的典型技術(shù)主要是基于配電大數(shù)據(jù)負(fù)荷特征的有效挖掘技術(shù)，主要負(fù)責(zé)用戶行為特征的辨別、配電系統(tǒng)負(fù)荷趨勢(shì)的預(yù)測(cè)、多時(shí)間尺度負(fù)荷需求場(chǎng)景的設(shè)計(jì)。面向系統(tǒng)現(xiàn)狀評(píng)估的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，指導(dǎo)構(gòu)建狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)為目標(biāo)的智能配電系統(tǒng)規(guī)劃模型，也包括智能配電系統(tǒng)演進(jìn)規(guī)劃技術(shù)，支持配電系統(tǒng)多階段投資效益預(yù)測(cè)、配電系統(tǒng)投資效果評(píng)價(jià)。

3.4 多場(chǎng)景推演及動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)決策

基于新能源綜合利用的時(shí)代背景，配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃與實(shí)施也需要多場(chǎng)景推演及動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)決策的支持。一方面是多場(chǎng)景推演，另一方面是動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)決策。多場(chǎng)景推演是運(yùn)用場(chǎng)景融合與分裂方法推出適應(yīng)性更強(qiáng)、延展度更好的場(chǎng)景，以對(duì)場(chǎng)景變化的強(qiáng)調(diào)和配電網(wǎng)發(fā)展的互動(dòng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)演化路徑的探尋，增強(qiáng)多場(chǎng)景規(guī)劃的有效性，讓規(guī)劃場(chǎng)景分析更靈活、更具針對(duì)性。動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)決策是既要著眼目標(biāo)年的系統(tǒng)發(fā)展方案，又要探明目標(biāo)年的發(fā)展路徑，借助多場(chǎng)景推演工具積極協(xié)調(diào)決策場(chǎng)景發(fā)展之間的互動(dòng)關(guān)系，在全規(guī)劃周期內(nèi)獲得最優(yōu)的決策支持。人工智能技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了多要素動(dòng)態(tài)交互，這為最優(yōu)路徑的求解提供可能，是動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)規(guī)劃決策的突破口。

4 結(jié)論

電力市場(chǎng)開(kāi)放程度越高，新能源應(yīng)用的需求更為迫切，基于新能源應(yīng)用的訴求，將其與配電網(wǎng)的規(guī)劃運(yùn)行結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建新能源綜合利用背景下的配電網(wǎng)多場(chǎng)景規(guī)劃體系，以科學(xué)預(yù)測(cè)與部署提高配電系統(tǒng)的智能化水平，才能保障電力系統(tǒng)的高效平穩(wěn)運(yùn)行，才能更好地滿足投資方、運(yùn)營(yíng)方、使用方等主體的利益訴求，以多場(chǎng)景的規(guī)劃帶來(lái)社會(huì)效益的最大化。