配電網靈活性控制多尺度柔性評價方法研究

袁曉燕　崔金柱　張振興

摘 要：文章首先介紹了智能電網柔性評價的意義及電力系統柔性化技術；然后對配電網靈活性控制多尺度柔性評價方法的原理進行了闡述，對設計及研發方案等多個方面進行了初步的研究。文中所提出的實踐依據及實施方案為配電網規劃的靈活性多尺度柔性評價方法體系建立提供了合理化建議，為多個地區供電公司改進地區配電網靈活性的具體措施提供借鑒。

關鍵詞：配電網；靈活性控制；柔性評價；多尺度

1 概述

配電網發展迅猛的同時對電網運行的安全性、經濟性以及靈活性等方面都提出了更高的要求，智能電網的靈活是指構建建堅強可靠電網的靈活性，并且具有一定的應變能力和持續性。開展有關智能電網多尺度柔性評價分析方法的研究工作，深入研究用于評估智能電網運行狀態的靈活性評價指標，為配電網規劃評估提供更加科學、準確，更結合實際的靈活性評估依據，具有非常重要的理論及現實意義。

2 智能電網柔性評價意義

在規劃環節，為在長時間內高效、經濟地服務于國民經濟建設，可通過智能化柔性評價體系合理設計電源容量及其位置以及相關電網的拓撲結構，提高電力系統的可擴展性；在其他各個方面發展柔性化評價技術意義非凡，在發電環節、輸電環節、供用電環節，都可以使電力系統更加高效、友好地為人類社會服務。我國電網正在建設智能化，可積極推進多個行業及產業鏈的積極發展，對國民經濟建設具有重要意義。

同時，隨著大量新興技術應用以及電力系統軟硬件技術的快速發展，將先進應用轉移到智能電網管理運行中來，同時賦予智能電網更大運行靈活性，可大為豐富電網的控制手段，提高系統運行穩定性，因此，研究與這些新技術應用到相適應的智能電網多尺度靈活性控制分析技術具有現實意義重大。結合工業生產領域的柔性技術，可以借鑒其在工業過程系統設計中的分析評價方法，從電網運行的多個角度，提出智能電網中的多尺度柔性評價與分析方法。

3 配電網靈活性控制多尺度柔性評價方法

3.1 原理概述

針對配電網的規劃、運行和管理過程中經濟性、安全性與靈活性等多指標綜合趨優的要求，在配電網的分析計算過程中，系統地探討適合配電網多尺度柔性評價方法，并根據柔性參數的不同類型，從屬性柔性、約束柔性、負荷柔性和結構柔性方面進行研究，對系統的可控參數以及約束條件邊界進行靈活整定，以使得系統多目標綜合趨優，在此基礎上，針對系統運行安全約束柔性問題，建立地區配電網穩態約束柔性評價指標，為電網調度人員評價電網運行狀態安全裕度大小提供直觀依據。研究配電網在技術、經濟性的評估方法公司已有先例：如遺傳算法、蟻群算法等，為本柔性評價方法的研究及應用提供了經驗。

3.2 理論及實踐依據

以某地配電網IEEE30節點測試系統為算例，通過評價穩態情況下節點電壓約束柔性大小并將評價結果應用于配電網最優系統潮流的分析計算。為證明所建立配電網柔性評價指標體系的合理性與有效性，研究及應用成果也為電網調度人員了解和掌握電網運行狀態的柔性提供了直觀的衡量指標。

針對配電網的規劃、運行和管理過程中經濟性、安全性與靈活性等多指標綜合趨優的要求，在配電網的分析計算過程中，系統地探討適合配電網多尺度柔性評價方法，并根據柔性參數的不同類型，從屬性柔性、約束柔性、負荷柔性和結構柔性方面進行研究，對系統的可控參數以及約束條件邊界進行靈活整定，以使得系統多目標綜合趨優，在此基礎上，針對系統運行安全約束柔性問題，建立地區配電網穩態約束柔性評價指標，為電網調度人員評價電網運行狀態安全裕度大小提供直觀依據。以張掖電網IEEE30節點測試系統為算例，通過評價穩態情況下節點電壓約束柔性大小并將評價結果應用于配電網最優系統潮流的分析計算。

3.3 研發及設計方案

第一，首先對傳統電力系統規劃優化分析方法進行約束條件等剛性表示方法不足分析，確定提出配電網多尺度靈活性控制分析方法的必要性；通過借鑒工業過程系統設計與分析中多尺度靈活性控制的定義，結合配電網多尺度規劃分析問題，比較工業過程中的柔性問題；再通過與現有的模糊集理論、概率理論等數學理論進行相關比較分析，進一步確定配電網靈活性多尺度評價分析方法具有一定原創性和實際應用性。

第二，基于等式和不等式約束的柔性化描述問題展開對電力系統優化分析，提出智能電網運行靈活性的多尺度評價指標并求解，此結果可以作為相關管理人員評價配電網規劃控制領域的量化指標。從而描述配電網規劃中優化問題的目標函數，等式化該柔性模型，然后建模和求解，建立配電網多尺度靈活性評價指標體系方式方法，從而綜合優化系統中的電力資源。

第三，結合現有電網規劃領域的全規劃周期理論，進行成本評估，可針對配電網靈活性規劃方法的不足，進行優化。靈活性多尺度控制評估方法，可對整個規劃周期內系統的投資成本、運行成本和可靠性收益，進行相關的經濟性評估。此外，以得到兼顧系統整體經濟性與安全性的電網規劃方法，考慮到通過對輸電線路負載率約束的靈活性多尺度控制，對系統的穩定增加安全裕度。

第四，針對配電網運行的不均勻性，提出配電網靈活性分析與評估方法，進而消除對系統經濟性和安全性的不利影響；分析配電系統負荷不均勻性等因素，研究配電網系統運行均勻性、經濟性、安全性三者之間的關系；從電力系統安全裕度角度和系統運行狀態角度，可定義適應配電網運行的狀態均勻度和固有均勻度的評估指標；并且要闡述考慮系統均勻性在電網規劃、運行和管理過程中的重要性；研究中可針對直接求解固有均勻度評估指標困難的問題，利用文章提出的多尺度靈活性的分析方法，進而基于設備負載率柔性約束參數建立的優化模型并求解。

4 結束語

文章首先介紹了智能電網建設規劃中，開展電網規劃和運行管理的靈活性研究，緊接著對智能配電網柔性評價的意義進行了評述，介紹了電力系統的柔性化技術；對配電網靈活性控制多尺度柔性評價方法的原理進行了闡述，理論實踐依據，設計及研發方案等多個方面進行了初步的研究。文中所提出的實踐依據及實施方案為配電網規劃的靈活性多尺度柔性評價方法體系建立提供了合理化建議，為多個地區供電公司改進地區配電網靈活性的具體措施提供借鑒。

參考文獻

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作者簡介：袁曉燕（1978-），女，漢族，甘肅省張掖市人，工程碩士，高級工程師，研究方向為配電網規劃及電網調度運行管理，從事供電公司電網規劃工作。