劉友波，曾 宇，張 曦，劉 暢，4，金 勇，劉俊勇，楊 翔，謝卓越

（1.四川大學 電氣工程學院，四川 成都 610065；2.中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司 南寧局，廣西 南寧 530021；3.西南石油大學 電氣信息學院，四川 成都 610500；4.國網(wǎng)四川省電力公司 電力科學研究院，四川 成都 610041；5.國網(wǎng)成都供電公司，四川 成都 610041）

0 引言

隨著高滲透率新能源以及具備源／荷二象性負荷的廣泛接入［1］，充裕的靈活運行裕度已成為保障城市電網(wǎng)安全可靠運行的必要條件。然而，由于城市電網(wǎng)在以往規(guī)劃中并未考慮系統(tǒng)運行對于靈活性的需求，當前運行中各類因規(guī)劃缺陷而導致的靈活性不足問題凸顯［1］。在未來分布式新能源高比例滲透、負荷分布不均衡性進一步加劇的背景下，靈活裕度受限所導致的城市電網(wǎng)局部區(qū)域局部時段的新能源消納、供電能力不足、輸電阻塞頻繁等問題將更加嚴重［2］。

高壓配電網(wǎng)站間聯(lián)絡豐富，網(wǎng)架結構靈活，拓撲重構具備廣域時間尺度上的靈活調控能力。運行期間，對于在城市220 kV 網(wǎng)絡結構上極易出現(xiàn)輸電線路過載的問題，調度方面通常采用110 kV 高壓配電網(wǎng)重構的方式來進行負荷轉供，再配合切負荷操作來解決［3］。近年來，針對高壓配電網(wǎng)負荷轉供的研究也受到了廣泛關注。文獻［4］通過構建110 kV 高壓配電網(wǎng)“源”、“荷”網(wǎng)絡關系的簡約表達方式，提出了利用負荷轉供的阻塞管控策略以解決城市220 kV輸電斷面的阻塞問題；文獻［5］提出了計及高壓配電網(wǎng)轉供能力的220 kV 片區(qū)電網(wǎng)供電能力計算模型，以最大限度發(fā)揮高壓配電網(wǎng)的供電潛力；文獻［6］提出了一種以高壓配電網(wǎng)重構為手段的220 kV 輸電網(wǎng)安全概率評估模型。上述文獻分別從高壓配電網(wǎng)模型的簡化表達及評估方法的實用性方面進行創(chuàng)新，通過建立高壓配電網(wǎng)重構優(yōu)化模型，實現(xiàn)城市輸電線路容量的動態(tài)提升，以盤活高壓配電網(wǎng)運行靈活性。然而，高滲透新能源及隨機負荷的廣泛接入使得城市電網(wǎng)供需時空分布變化愈發(fā)頻繁，不僅加劇了城市電網(wǎng)的線路過載風險，還限制了新能源的外送能力，運行人員不得不頻繁調整高壓配電網(wǎng)拓撲結構以緩解系統(tǒng)運行壓力，進而帶來了較大的安全隱患。

隨著儲能技術的發(fā)展，多個省網(wǎng)公司已在城市電網(wǎng)各片區(qū)內開展儲能電站的部署［7］，儲能電站快速響應的調控能力可滿足城市電網(wǎng)在時空維度上的彈性、靈活性需求，當前的研究工作主要圍繞儲能與不同靈活性資源的聯(lián)合優(yōu)化調度進行。文獻［8］針對多微網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟調度，提出了一種計及耗能用戶需求響應和共享儲能的協(xié)同優(yōu)化策略；文獻［9］為解決當前配電網(wǎng)靈活性不足的問題，研究基于電動汽車充電、儲能及可中斷負荷的協(xié)同調度策略，以提升配電網(wǎng)靈活適應性，然而未考慮到網(wǎng)架重構作為一種網(wǎng)絡型靈活資源對于提升系統(tǒng)靈活性的積極作用［10］；文獻［11］提出了一種考慮儲能并網(wǎng)下的配電網(wǎng)重構風險規(guī)避策略，以進一步降低系統(tǒng)的運行風險，但未能保證求解的魯棒性；文獻［12］在儲能配置過程中充分發(fā)揮電力系統(tǒng)發(fā)電側各靈活性資源的潛能，在保證投資經(jīng)濟性的同時，兼顧系統(tǒng)靈活性的提升需求；文獻［13］從緩解輸電阻塞、提升能源消納能力2 個靈活性維度出發(fā)，提出了一種考慮儲能調度和網(wǎng)架拓撲優(yōu)化的網(wǎng)絡約束機組組合模型，該方法雖充分發(fā)揮了儲能有序充放電及網(wǎng)架拓撲優(yōu)化在提高電網(wǎng)靈活性方面所具有的協(xié)同效應，但忽略了網(wǎng)絡拓撲的頻繁操作將會引起斷路器的性能下降、運行成本提高、拓撲時序變化所帶來的運行風險等問題。

基于上述研究，為盤活高壓配電網(wǎng)運行靈活性，降低運行風險，本文提出了一種考慮高壓配電網(wǎng)負荷轉供及儲能充放電策略的協(xié)同優(yōu)化策略，通過儲能靈活充放電動態(tài)提升線路容量，從而避免高壓配電網(wǎng)頻繁控制，并進行城市高壓配電網(wǎng)調峰策略優(yōu)化與負荷轉供輔助決策系統(tǒng)的研發(fā)工作，為調度人員提供“沙盤模擬”，以實現(xiàn)城市高壓配電系統(tǒng)分布式新能源和儲能廣泛發(fā)展的運行方式優(yōu)化以及調峰與負荷轉供策略制定。

1 高壓配電網(wǎng)輔助決策需求分析

近年來，在分布式新能源與儲能廣泛發(fā)展的背景下，城市電網(wǎng)朝著智能化、數(shù)字化、自動化的方向建設發(fā)展，在升級換代的過程中面臨著更為嚴峻的挑戰(zhàn)，舊問題尚未完全解決，新問題接踵而至，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）城市電網(wǎng)形態(tài)結構朝著多樣化發(fā)展，調度對象和場景日益復雜多樣。在儲能電站和新能源日益廣泛接入導致潮流隨機性增大、調度非計劃性增強等復雜場景下，現(xiàn)有輔助決策系統(tǒng)難以為風險量化分析提供運行控制與決策支持。

2）城市電網(wǎng)供電需求與靈活性不足的矛盾日益凸顯。電動汽車的普及以及清潔能源的廣泛滲透，城市電網(wǎng)受限于有限的靈活調節(jié)資源，導致供需時空分布變化愈發(fā)頻繁，運行風險進一步加劇［14］。當前，城市電網(wǎng)需要提供更充裕的輸電備用容量和更強的靈活調節(jié)能力。

3）新形態(tài)城市電網(wǎng)規(guī)劃設計與運行評價耦合度較低。在新型電力系統(tǒng)建設的背景下，規(guī)劃元素日益多樣化，由于當前缺乏為城市電網(wǎng)的精細化規(guī)劃提供可靠運行推演的工具，城市電網(wǎng)規(guī)劃配置與運行控制未能深度耦合，無法滿足未來多樣化分布式電源和多元化負荷的快速發(fā)展需求［15］。

4）大量電氣新設備廣泛應用下傳統(tǒng)信息模型低效率問題凸顯。傳統(tǒng)公共信息模型（common information model，CIM）采用無差異化的元件描述，雖提高了自動化系統(tǒng)的開發(fā)效率，但忽略了高壓配電網(wǎng)在拓撲結構、運行調整、計算需求、可視化等方面與輸電系統(tǒng)的本質差異［16］，難以滿足上層計算的高級應用需求。

2 高壓配電網(wǎng)信息模型體系與構造

城市電網(wǎng)通常采用由220 kV 輸電網(wǎng)、110 kV 高壓配電網(wǎng)及110 kV 以下電壓等級中低壓配電網(wǎng)所組成的骨干網(wǎng)絡結構，其結構見附錄A 圖A1。由于缺乏用于調節(jié)潮流分布的可控裝置，城市電網(wǎng)阻塞管理往往是通過調整高壓配電網(wǎng)靈活的拓撲結構對負荷進行轉移，同時配合負荷削減的方式進行。因此，高壓配電網(wǎng)對保障城市電網(wǎng)的安全運行起著重要的作用。

然而，當前地區(qū)調度系統(tǒng)采取傳統(tǒng)物理建模思路所構造的CIM，由于缺乏對高壓配電網(wǎng)模型的簡化再處理，對物理設備的信息描述過于精確，給地區(qū)調度的工作人員帶來了較大的信息處理負擔，因此，有必要構建滿足其靈活運行需求的模型體系，在靈活表達其運行方式的同時，實現(xiàn)模型特征的簡化提取，以減少后續(xù)高級應用時需關注的設備狀態(tài)與電氣接線細節(jié)［16］，便于后續(xù)基于圖模一體化運行控制與決策支持系統(tǒng)的開發(fā)，為地區(qū)電網(wǎng)的靈活調度運行提供重要的理論與技術支撐。

2.1 信息模型構造

高壓配電網(wǎng)設備種類繁多，運行方式多樣。針對設備元件不同的物理屬性，結合高壓配電網(wǎng)運行特點，采用面向CIM 的對象封裝方法構建其功能結構化模型［16］，將變電站內實現(xiàn)能量傳遞的高低壓設備組定義為變電單元的概念，并進一步劃分為配電容量單元（distribution capacity unit，DCU）類和實際負載單元（actual load unit，ALU）類。DCU類作為變電站內相關設備的集合，ALU 類作為變電站內負荷母線、饋線開關等設備的集合，通過繼承原有類關聯(lián)的全部屬性，兩者所包含設備如表1所示。

表1 2類變電單元所包含的設備Table 1 Equipment contained in two types of transformer units

由表1 可知，DCU 用于描述任意時刻的系統(tǒng)方式與結構，ALU 用于描述任意時刻的負荷位置與狀態(tài)［16］。

2.2 模型解析聚合

梳理通用信息模型的解析聚合過程，采用面向CIM 的對象封裝方法，其具體流程如下（流程圖見附錄A圖A2）：

1）采用SAX 流解析方式，以變電站為單位，通過調用相關函數(shù)提取其屬性并以該身份標識（identity，ID）為索引，將同一變電站下的全部設備聚合為一個數(shù)組，從而實現(xiàn)對CIM文件的解析［16］；

2）解析屬性過程中，通過將變電站ID 屬性值轉換為浮點數(shù)的方式實現(xiàn)對象屬性的直接賦值；

3）分別抽取數(shù)組中變壓器模型的成員變壓器繞組、母聯(lián)開關模型的端點作為起點和終點，基于深度搜索技術，將搜索過程中各設備連接點進行合并形成拓撲島，通過分配新ID，即可形成變電單元模型中的DCU和ALU［16］；

4）通過對靜態(tài)元件的深度搜索形成變電單元模型后，按索引為高、中壓母聯(lián)開關及變壓器兩側開關的實時狀態(tài)值進行賦值［16］；

5）基于變電單元的類構造方法，獲取各關鍵元件的運行狀態(tài)信息，按照新定義的變電單元通用信息模型，實現(xiàn)電網(wǎng)運行方式的再解讀。

3 計及儲能與負荷轉供靈活調節(jié)的雙層優(yōu)化模型

目前，輸電系統(tǒng)運營商（transmission system operator，TSO）實現(xiàn)阻塞管理的方式往往是通過向配電系統(tǒng)運營商（distribution system operator，DSO）釋放運行約束，并通過優(yōu)化高壓配電網(wǎng)拓撲狀態(tài)以滿足安全運行需求的方式進行。因此，結合實際調度方式，通過定義輸配電網(wǎng)運行邊界，構建TSO-DSO 時序雙層優(yōu)化模型，在上層模型中，考慮220 kV 輸電網(wǎng)安全運行及儲能充放電約束所得到的運行邊界，用于計算下層每一個高壓配電網(wǎng)分組的最優(yōu)拓撲狀態(tài)，上下層模型間通過交替迭代的方式進行求解，具體說明如下。

3.1 上層優(yōu)化模型

為求解輸配電網(wǎng)接口的運行邊界，考慮儲能電站的靈活充放能力，在滿足輸電網(wǎng)安全運行約束的前提下，以最小化發(fā)電成本及總轉移容量Cope為目標，其數(shù)學模型描述如下：

式中：T為優(yōu)化時間集合；i、k為節(jié)點編號；cLTA、cRES、cg為成本系數(shù)；Δ為第y次迭代過程中t時刻節(jié)點間的轉移容量；Δ為第y次迭代過程中t時刻新能源機組的切機量為第y次迭代過程中t時刻發(fā)電機的有功出力；NRES、Ng分別為新能源機組和傳統(tǒng)發(fā)電機組所在的輸電網(wǎng)節(jié)點集合；CT-H為220 kV輸電網(wǎng)與110 kV高壓配電網(wǎng)接口區(qū)域聯(lián)絡線集合。

1）潮流平衡約束。

2）安全運行約束。

式中：Vi，max、Vi，min分別為節(jié)點電壓的上、下限分別為第y次迭代中t時刻流過線路（i，j）的有功和無功功率為線路容量上限、分別為發(fā)電機出力的上、下限。式（7）為電壓幅值平方的約束；式（8）為線路容量約束；式（9）為發(fā)電機出力約束。

3）功率轉移約束。

式中：α為無功功率系數(shù)。式（10）、（11）為t時刻節(jié)點i的負荷轉移約束，即節(jié)點i的負荷大小等于與該節(jié)點相連的所有輸配電網(wǎng)接口功率之和以及該節(jié)點發(fā)生的轉移容量之和；式（12）為高壓配電網(wǎng)區(qū)域內的功率轉移約束，對于不同高壓配電網(wǎng)區(qū)域，其內部的總轉移功率為0，即當從某一個節(jié)點轉出負荷時，必有某個節(jié)點轉入相同功率的負荷。

4）儲能運行約束。

式中：、分別為第y次迭代過程中t時刻儲能的充、放電功率；NESS為儲能電站所連接的輸電網(wǎng)節(jié)點集合；ηch、ηdis分別為儲能充、放電效率；、分別為第y次迭代過程中t時刻儲能的充、放電狀態(tài)變量；為第y次迭代過 程 中t時刻 儲 能 荷電狀態(tài)值；Δt為單位時間；Smax、Smin分別為儲能荷電狀態(tài)上、下限值；Ps、Es分別為儲能額定功率、容量。

3.2 下層高壓配電網(wǎng)重構模型

式中：BH為110 kV 高壓配電網(wǎng)變電單元節(jié)點集合；Δ為第y次迭代過程中t時刻變電單元的負荷削減量。式（20）保證了在轉供過程中盡可能少地切除負荷。

1）功率平衡約束。

式中：l為節(jié)點編號；CH為高壓配電網(wǎng)區(qū)域線路集合；、分 別 為 第y次 迭 代 過 程 中t時 刻 流 經(jīng) 線 路（i，k）、（m，k）電流幅值的平方；rik、xik和rmk、xmk分別為線路（i，k）、（m，k）的電阻和電抗；分別為第y次迭代過程中t時刻流經(jīng)線路（k，l）和線路（m，k）的有功、無功功率。關于輸配電網(wǎng)接口及高壓配電網(wǎng)中的電壓、電流和功率所滿足的二階錐約束，具體見文獻［17］。

2）高壓配電網(wǎng)輻射狀約束。

3）負荷削減約束。

4）線路功率約束。

3.3 求解流程

采用交替迭代的方式實現(xiàn)對所建雙層模型的優(yōu)化求解，以獲取高壓配電網(wǎng)負荷轉供與儲能電站的時序協(xié)同優(yōu)化策略，求解流程如下（流程圖見附錄A圖A3）。

首先，通過所獲取的網(wǎng)絡參數(shù)進行潮流計算得到系統(tǒng)24 h 的運行狀態(tài)，包括輸配電網(wǎng)初始運行邊界及接口功率，其中初始運行邊界定義為線路（i，k）的傳輸容量。若220 kV 輸電網(wǎng)中存在線路過載現(xiàn)象，則進行上層模型的優(yōu)化，求解時序運行邊界儲能充放電策略，并基于所求得的時序運行邊界獲取下層高壓配電網(wǎng)分組負荷轉供策略，此時輸配電網(wǎng)接口功率完成更新，若判斷220 kV 輸電網(wǎng)中仍存在阻塞現(xiàn)象，則反復迭代直至輸電線路過載現(xiàn)象消除為止。

算法迭代的收斂條件為運行邊界不再發(fā)生變化。由式（19）可知，在迭代過程中，運行邊界的取值是不斷下降的，當降低到一定程度時，算法將通過切負荷的手段來緩解阻塞。當負荷水平降低時，線路負載率水平必然會降低。由于轉移容量作為目標函數(shù)的一部分，當線路阻塞全部消除時，轉移容量必然為0，此時運行邊界不再發(fā)生變化，算法收斂。該方法僅需要求解運行邊界變化時的高壓配電網(wǎng)重構模型，可有效降低計算時間，便于在線應用。

4 系統(tǒng)架構設計與功能實踐

以具備68 座110 kV 變電站及23 座220 kV 變電站的地區(qū)電網(wǎng)為實例對象進行系統(tǒng)搭建。該區(qū)域高壓配電網(wǎng)輸變電容量約為5 680 MV·A，供電面積約為2 500 km2，約占系統(tǒng)總規(guī)模的1/3。基于該地區(qū)調度自動化系統(tǒng)中所截取的CIM 數(shù)據(jù)文件，該運行控制與決策支持系統(tǒng)采用所開發(fā)的高壓配電網(wǎng)通用信息模型，可實現(xiàn)與現(xiàn)有CIM 數(shù)據(jù)庫、計算模型間的信息交互，以協(xié)同優(yōu)化、輔助調控為核心，從而支撐地區(qū)調度的運行優(yōu)化，其體系架構如圖1 所示。圖中，F(xiàn)U表示功能單元，是DCU和ALU的統(tǒng)稱。

圖1 體系架構Fig.1 System architecture

結合城市高壓配電網(wǎng)的運行特性，從工程實踐應用的角度出發(fā)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)設備運行狀態(tài)表達，沙盤推演-可視化互動，優(yōu)化調度策略應用，檢修集中狀態(tài)下的最優(yōu)轉供策略制定，基于預案生成、查詢、反演的圖模一體化［18］，報表智能形成等功能，包含用戶管理、基礎信息展示、調度控制、數(shù)據(jù)管理等模塊，具體功能如附錄B圖B1所示。

4.1 設備運行狀態(tài)表達

考慮到高壓配電網(wǎng)站內外接線、運行方式復雜，為突出重點，以典型內橋接線／單母線分段接線為例，其運行狀態(tài)可分為“正常運行”“變壓器分列運行”“高壓母線運行-變壓器停役”“高壓母線-變壓器均停役”4 類典型運行方式；上述狀態(tài)下的高壓配電網(wǎng)采用所定義的變電單元類予以描述，可得到如附錄B 圖B2 所示的高壓配電網(wǎng)變電單元典型方式。基于上述所開發(fā)的變電單元通用信息模型，在擴展CIM 聚合操作的基礎上實現(xiàn)其可視化及高級應用界面，相比于傳統(tǒng)地區(qū)調度系統(tǒng)的表達方式，具備如下優(yōu)勢：

1）基于規(guī)范化的變電單元類，可實現(xiàn)系統(tǒng)廠站圖等多個圖層間的綜合顯示，在實現(xiàn)對設備維度降維的同時，更加符合調度員在實際工作中的分析思維與操作習慣；

2）所應用的110 kV系統(tǒng)涉及2 604個開關量，通過對信息物理模型的簡化抽取及高效聚合，全局所需關注狀態(tài)量壓縮至372 個，在實現(xiàn)決策變量降維的同時，可提升地區(qū)調度對關鍵運行指標的把控能力。

4.2 算例分析

4.2.1 算例系統(tǒng)說明

以某城市電網(wǎng)為例驗證所提方法的有效性。該系統(tǒng)共包含23 座220 kV 變電站、28 條220 kV 輸電線路、100 個110 kV 高壓配電網(wǎng)節(jié)點、140 條110 kV線路、60個輸配電網(wǎng)接口，峰值負荷達到2 232.8 MW，拓撲結構見附錄C 圖C1。其中，高壓配電網(wǎng)共分為26 個組別，如圖C1 中陰影部分所示。假設儲能電站、大規(guī)模集中式光伏電廠通過220 kV 電壓等級的輸電網(wǎng)并網(wǎng)，兩者在該系統(tǒng)中的配置分別見附錄C表C1 和表C2，儲能配置容量為400 MW·h，光伏電廠最大出力功率為300 MW。

4.2.2 測試結果

為驗證本文方法的優(yōu)越性，擬設置如下3 種場景。場景1：僅考慮高壓配電網(wǎng)負荷轉供策略。在該場景下，儲能不參與運行優(yōu)化，僅通過負荷轉供滿足電網(wǎng)安全運行約束，優(yōu)化前后線路運行狀況如附錄D 圖D1所示，由圖可知，若不采取任何手段，則部分線路在某些時段存在嚴重的過載狀況，當采取高壓配電網(wǎng)負荷轉供后，線路重過載的情況得到一定程度的緩解。場景2：僅考慮儲能優(yōu)化策略。在該場景下，僅通過儲能充放電策略滿足電網(wǎng)安全運行約束，優(yōu)化后線路運行狀況如附錄D 圖D2 所示，由圖可知，僅通過儲能的充放電策略同樣能將線路負載率限制在最大容許范圍內。場景3：考慮高壓配電網(wǎng)負荷轉供及儲能充放電策略的協(xié)同優(yōu)化策略，即本文所提協(xié)同優(yōu)化策略。優(yōu)化前后線路運行狀況如附錄D 圖D3所示。由圖可知，優(yōu)化后的線路負載率均在最大容許范圍內，輸電網(wǎng)過載進一步得到緩解。3 種場景下的負荷轉移容量、清潔能源消納情況以及切負荷量對比如表2所示。

表2 優(yōu)化結果對比Table 2 Comparison of optimization results

由表2 可知，場景1 僅考慮高壓配電網(wǎng)負荷轉供，棄光量達234.45 MW·h；場景2 僅考慮儲能充放電策略，棄光量較場景1 有所下降；而場景3 同時考慮高壓配電網(wǎng)負荷轉供及儲能充放電策略，僅有1 個高壓配電網(wǎng)分組發(fā)生重構，實現(xiàn)了清潔能源及負荷全部消納。

由上述分析可知，僅考慮高壓配電網(wǎng)負荷轉供或儲能充放電策略，其控制代價較大且效果有限。一方面，僅依靠負荷轉供的調控方式難以避免頻繁的倒閘操作，存在運行風險；另一方面，僅依靠儲能調節(jié)會因頻繁的充放電而降低儲能的使用壽命，從而削弱其經(jīng)濟性。而采用本文所提考慮儲能充放電策略及高壓配電網(wǎng)負荷轉供協(xié)同控制后，可進一步提升清潔能源及負荷消納力度，同時可降低負荷轉供頻次，究其原因，這是因為儲能電站靈活的充放電功率調節(jié)和供蓄能力能夠動態(tài)提升線路容量，在降低負荷轉移成本的同時可保證連續(xù)斷面下各個局部都留有充足的供電裕度，以應對系統(tǒng)在調峰期間復雜的運行工況，避免頻繁的負荷轉供風險。

4.2.3 計算效率對比

選取某時間斷面，從計算時間和性能表現(xiàn)兩方面，對本文所構建的雙層優(yōu)化模型與傳統(tǒng)計算模型進行對比，可得到如下結論。

1）上層優(yōu)化模型：本文構建的上層優(yōu)化模型所需計算時間僅為6.43 s，符合在線應用需求，且最優(yōu)目標函數(shù)也在可接受范圍內，表明需要較少的轉移容量即可消除輸電線路過載。

2）下層優(yōu)化模型：本文首先將高壓配電網(wǎng)進行分組，并采用分布式求解的方式求解每一個分組內的負荷轉供問題，為驗證本文所提模型帶來的計算性能提升，將該模型記為模型1，并將集中式優(yōu)化模型（即一次優(yōu)化全部高壓配電網(wǎng)拓撲）記為模型2，采用CPLEX 求解器求解，得到模型1 迭代2 次的總計算時間為3.67 s，模型2 的總計算時間不小于1 h。由此可知，傳統(tǒng)集中式優(yōu)化模型所需優(yōu)化時間較長，無法在1 h內給出優(yōu)化結果，而本文所提方法采用分布式并行的計算方式，可實現(xiàn)對每個分組重構模型的獨立求解，僅需迭代2 次，3.67 s 即可完成優(yōu)化，計算效率進一步提高，更適合在線應用。

4.3 沙盤推演-可視化互動

傳統(tǒng)地區(qū)調度系統(tǒng)大多依賴于調度人員知識經(jīng)驗的調控方式，不僅難以挖掘高壓配電網(wǎng)調控能力，更無法實現(xiàn)多目標配電網(wǎng)方式調整的自動優(yōu)化，難以實現(xiàn)某一斷面的計算態(tài)分析，還可能加劇系統(tǒng)的潛在運行風險。沙盤推演作為模擬實戰(zhàn)演練的分析工具，可結合可視化互動技術，通過整合當前高壓配電網(wǎng)現(xiàn)有靈活調控資源，構建完整的可觀調控信息平臺，為高壓配電網(wǎng)處于復雜運行場景下的方式調整提供快速分析及調控支撐，從而輔助運行人員正確決策［19］。

4.3.1 線路過載緩解場景

該輔助決策系統(tǒng)可支撐城市高壓配電網(wǎng)復雜運行場景下的優(yōu)化調度。以線路過載緩解場景為例，通過選擇操作時間段及執(zhí)行不同優(yōu)化策略，使得系統(tǒng)運行風險得到有效緩解，其可視化應用如附錄E圖E1（a）所示。優(yōu)化后的拓撲圖上將顯示更新后的設備狀態(tài)信息，以儲能設備為例，可方便查閱包括其站名、所屬ID、額定容量／功率、當前充放電功率、電池荷電狀態(tài)等信息，通過點擊拓撲圖上的儲能站點標識，也可將其運行狀況以曲線圖、柱狀圖的方式進行展示。同時，左下角窗口可展示轉供過程中所涉及的開關動作序列信息，通過點擊開關名稱，可定位到拓撲圖上開關的對應位置，并支持以Excel報表的形式將系統(tǒng)運行簡報導出至客戶端，方便調度人員查閱，其可視化應用如附錄E圖E1（b）、（c）所示。

4.3.2 主變停電檢修場景

由于轉供過程中涉及大范圍的負荷轉移，高壓開關的時序操作往往伴隨著較大的潛在風險［20］。為提高城市高壓配電網(wǎng)檢修及運行方式調整下的靈活可靠性，實現(xiàn)檢修集中狀態(tài)下的最優(yōu)轉供策略制定，該輔助決策系統(tǒng)可結合該地區(qū)實際情況制定設備檢修的推演預案，通過時間選擇可模擬當天任意時刻的檢修計劃安排，該過程中充分考慮了轉供時序的操作風險，通過設置轉供風險約束，將不滿足約束的開關序列排除，輔助調度人員在可行解中快速、精準地找到一組較優(yōu)的、可操作的開關序列。其操作界面如附錄E 圖E2所示，針對該地區(qū)110 kV 主變的檢修停電場景，在選擇合適的檢修時間段后進行模擬檢修操作，將其變壓器及旁路開關設置為檢修狀態(tài)，此時該臺主變的可視化狀態(tài)由藍色實線圈轉變?yōu)榧t色虛線圈，通過執(zhí)行不同優(yōu)化策略模擬系統(tǒng)檢修運行下的工況，根據(jù)前后潮流及運行狀態(tài)的變化進行預案的操作分析［21］，為調度人員提供檢修停電事件下的模擬沙盤運行。該檢修預案的過程推演主要包括檢修前運行狀態(tài)評估、檢修設備設置、檢修狀態(tài)下的最優(yōu)轉供策略制定3個環(huán)節(jié)。

5 結論

本文提出了考慮儲能充放電策略及高壓配電網(wǎng)負荷轉供的協(xié)同優(yōu)化策略，并從自動化信息模型與工程應用的角度出發(fā)，研發(fā)滿足高壓配電網(wǎng)靈活調度的運行控制與決策支持系統(tǒng)，主要結論如下。

1）所提協(xié)同優(yōu)化策略可實現(xiàn)清潔能源及負荷的全部消納，與僅考慮單一調節(jié)手段的優(yōu)化策略相比，其優(yōu)化效果更加明顯。由測試算例可知，負荷轉移容量由94.89 MW·h 下降為35.32 MW·h，同比下降了62.8 %，表明考慮儲能充放電策略后，高壓配電網(wǎng)負荷轉移容量顯著降低，從而有效避免高壓配電網(wǎng)開關頻繁動作，降低運行風險。

2）所開發(fā)系統(tǒng)適用于高壓配電網(wǎng)檢修及運行方式調整下的轉供時序操作判定，靈活適應調度人員檢修及運行方式調整，可實現(xiàn)城市高壓配電系統(tǒng)分布式新能源及儲能廣泛發(fā)展的運行方式優(yōu)化以及調峰與負荷轉供策略制定。

隨著未來城市新能源設備和新型電氣傳輸形態(tài)的高滲透式應用，如何在更精細電網(wǎng)模型條件下，制定更為合理的城市高壓配電網(wǎng)多維度優(yōu)化運行策略，探索基于新型變電單元的城市電網(wǎng)運行方式及輔助決策方法將是下一步的研究重點。

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