關于主動配電網優化調度的策略研究

黃心璟

摘 要：主動配電網是具有控制分布式能源（DER，Distributed Energy Resource）的本地系統；DER是由分布式發電（DG）、負荷、電動汽車（EV）和儲能（ESS）構成。配電系統運行商（DSO）能夠使用靈活的網絡拓撲結構來主動控制與管理潮流，實現各種優勢資源整合，降低配電網投資，提升整個配電網的運行效率、經濟性、可靠性和環境效益。

關鍵詞：主動配電網；優化調度；電網運行；優化對策

工業化進程迎來第三次工業革命，能源、環境呼喚可持續發展，智能電網成為新能源革命的推手。我國配電網主設備運行效率不高，從樣本區域來看，總體效率約在0.3左右。美國的配電線路運行效率約在0.44左右。在人口稀少、負荷極度分散的區域，設備輕載現象較為嚴重。因此需要不斷提高供電可靠性、電能利用效率、電網資產利用率。

一、主動配電網規劃基本框架

主動配電網規劃是在傳統配電網的基礎上進行改造、新建設備，使配電系統能消納高滲透率的分布式電源。目前含DG的配電網規劃很多，可分為了網架規劃、DG的選址定容、綜合協調規劃。雖然這些方法得到廣泛運用，但是并不適合主動配電網規劃。傳統配電網規劃方法相對簡單，沒有考慮主動性，忽略儲能與DG的配合，且沒有考慮主動配電網不同建設投資主體，因此配電網設備容量得不到高效利用，且不具有靈活控制措施，特別是對于具有不確定性的DG及負荷等。據此，主動配電網的規劃基本步驟如圖1所示。

二、主動配電網優化規劃方法和注意事項

（一）主動配電網優化規劃方法。主動配電網理念影響著所有的規劃工作，分布式發電和需求側響應影響了負荷預測，而對分布式資源的主動管理影響了系統的規劃設計。主動配電網優化規劃方法主要有以下幾種：其一，多準則。使用多準則，解決分布式發電運營商與電網企業之間的矛盾，規劃階段考慮以優化網絡運行、最大限度地提高效率和降低損失為目標的算法；其二，概率方法。概率方法更適于有DG和DER的配電網規劃；其三，考慮不確定性。政策驅動力（補貼或處罰）、監管環境、燃料成本、間歇式發電（可再生能源）、DER的可用性、主動管理的成功度等不確定性因素；其四，多年度規劃。現有網絡向主動配電系統的過渡需要多年的時間，多年度規劃對于其制定一個發展時間表至關重要；其五，自動化與信息通信（ICT）規劃。實現安全可靠的信息通信，配電系統與SCADA、GIS、通信和自動化系統的協調發展。在配電系統規劃的同時，考慮通信系統的路徑，新建線路時需與通信電纜協同規劃。

（二）主動配電網優化規劃注意事項。目前大多國際標準規定，在故障情況下分布式電源應響應斷開，以確?，F有保護正常工作，大多數標準對計劃孤島和非計劃孤島均不允許。修訂保護方案需要考慮主動運行因素，使保護裝置能與變電站通信，以避免DER的意外孤島運行和不必要的斷開；對保護系統進行仿真，以抓住網絡重構和特殊孤島運行情況下可靠性改進的機會。

三、配電網優化運行策略

（一）進行技術風險評估。分布式電源主動管理可有效地解決分布式電源的不確定性對配電網運行帶來的風險，可達到降低運行損耗，提高供電質量的效果。相關單位要對配電網中大量并網的逆變型分布式電源的無功支撐能力進行分析，充分利用分布式電源并網逆變器的剩余容量進行無功補償，以此提高配電網的電壓穩定性和電能質量。

（二）建立主動配電網無功優化模型。在建立主動配電網無功優化模型的過程中，需要以配電網運行網損為優化目標，以分布式電源的無功出力為控制變量，以此制定主動配電網中分布式電源的無功控制策略。由于低壓配電網中節點電壓幅值與節點有功無功注入普遍不解耦，單一電壓無功控制方法難以獲得主動配電網的最佳運行狀態，需要制定配電網中各種有功無功電源協調優化的電壓控制策略，實現配電網電壓調節，可再生能源就地消納，運行損耗降低等多個優化目標。由于基于最優潮流模型的主動配電網優化運行模型是一個非凸問題，求解效率較低，針對配電網輻射狀拓撲的特點，通過松弛技術分別將主動配電網單時段無功優化模型和多時段有功/無功協調優化模型松弛為二階錐規劃問題，實現原始問題的高效求解和全局尋優。

四、規劃方案綜合評估

配電網規劃方案評價是根據系統的特征，建立指標體系，對規劃或建設項目做出總的評估結果。通過對規劃方案綜合評估，從而為下一步決策工作打下基礎。所以建立主動配電網綜合指標體系與評價規劃方案，才能更好的推廣主動配電網規劃技術的研究及運用。評價指標體系主要分為四部分：其一經濟性指標。經濟性指標主要衡量維護和運行費用、損耗大小以及建設費用；其二，環境指標。環境指標主要以污染氣體排放量和占地大小為參考；其三，可靠性指標?？煽啃灾笜酥械闹饕獌热菔窍到y平均供電可用率、用戶平均停電持續時間、系統平均停電持續時間、系統平均停電率；其四，安全性指標。安全性指標主要參考短路電流容量和電壓合格率。

參考文獻：

[1]趙春利，劉大志.關于主動配電網優化調度的策略研究[J].中國電業（技術版），2016，05：12-15.