智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)分析

何少威

（廣東順德電力設(shè)計(jì)院有限公司 廣東佛山 528300）

近些年，配電網(wǎng)主要是對(duì)電力負(fù)荷和大電網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)進(jìn)行聯(lián)系，從而提供出可靠性的電力，利用配電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)各種資源的優(yōu)化配置。近些年來，我國的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)得到了不斷的更新，提升了配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和供電的可靠性。但是在我國的配電網(wǎng)建設(shè)方面，存在著長期忽視的現(xiàn)象，配電網(wǎng)技術(shù)處于偏低的狀態(tài)，并且還伴隨著其他方面的問題。與此同時(shí)，用電用戶對(duì)于電能的質(zhì)量要求也在不斷的提升過程當(dāng)中，對(duì)于其用電的設(shè)備和方式都發(fā)生了很大程度的轉(zhuǎn)變。因此在此種程度下，需要對(duì)配電往的調(diào)度運(yùn)行做出科學(xué)的分析，最終保證人們的日常用電穩(wěn)定。

1 智能配電網(wǎng)調(diào)度的基礎(chǔ)

在對(duì)智能配電網(wǎng)的調(diào)度基礎(chǔ)進(jìn)行分析的時(shí)候，需要明確配電網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)律和特點(diǎn)，從而可以對(duì)配電網(wǎng)的未來運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行研究。在對(duì)配電網(wǎng)的趨勢(shì)進(jìn)行分析的時(shí)候，需要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知和配電網(wǎng)運(yùn)行趨勢(shì)分析，最終實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)。

（1）在配電網(wǎng)的態(tài)勢(shì)感知方面，主要可以分為采集、多源信息融合以及配電網(wǎng)的態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)這三個(gè)部分。其中的態(tài)勢(shì)需要對(duì)被感知對(duì)象當(dāng)中的重要線索或者元素進(jìn)行有效的采集，在配電網(wǎng)的傳感器、測(cè)量裝置以及監(jiān)控系統(tǒng)等基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)當(dāng)中，所包含的元素是相對(duì)較少的，因此在配電網(wǎng)新元素的態(tài)勢(shì)采集方面需要不斷的進(jìn)行擴(kuò)大范圍，其中包括和發(fā)電用能相關(guān)的氣象環(huán)境等多種方面的因素。最終的感知結(jié)果需要涉及到多個(gè)方面的系統(tǒng)，從而生成數(shù)據(jù)類型和表征信息。將采集到的信息進(jìn)行充分的融合交換之后，可以在解決單一配電測(cè)量配置不足的同時(shí)，還可以最大新都的對(duì)配電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。

（2）在配電網(wǎng)的運(yùn)行趨勢(shì)分析方面，主要是根據(jù)當(dāng)前的配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)來對(duì)起配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)做出預(yù)測(cè)，其中需要對(duì)電網(wǎng)電源、負(fù)荷以及運(yùn)行方式等做出考慮。對(duì)于智能配電網(wǎng)的運(yùn)行趨勢(shì)分析對(duì)象以及遞進(jìn)關(guān)系，如圖1所示，其中主要包括了設(shè)備狀態(tài)分析、饋線斷面分析和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析。其中在對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析的時(shí)候，需要對(duì)當(dāng)前的配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行跟蹤，利用態(tài)勢(shì)感知和參數(shù)的辨認(rèn)來對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)進(jìn)行分析。在對(duì)饋線的斷面分析當(dāng)中，需要結(jié)合設(shè)備狀態(tài)的實(shí)際狀況來進(jìn)行實(shí)時(shí)的負(fù)荷檢測(cè)，從而分析出斷面信息。

2 智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)功能

在對(duì)智能配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)作出分析的時(shí)候，需要充分的利用綜合能量預(yù)測(cè)手段、配電網(wǎng)運(yùn)行分析手段等多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型分布式的電源、多元用戶的負(fù)荷狀態(tài)以及配電網(wǎng)的全面態(tài)勢(shì)感知來進(jìn)行分析，最終獲取到準(zhǔn)確的配電網(wǎng)運(yùn)行軌道信息。在實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)度策略的生成，完成對(duì)配電網(wǎng)各項(xiàng)指標(biāo)的調(diào)配，最終進(jìn)行命令的下發(fā)，完成指定的調(diào)度目標(biāo)。

圖1 智能配電網(wǎng)運(yùn)行趨勢(shì)分析

在智能配電網(wǎng)的調(diào)度實(shí)現(xiàn)功能方面，需要保證對(duì)電源、網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)荷這三個(gè)調(diào)度對(duì)象的充分的調(diào)度來實(shí)現(xiàn)其互動(dòng)優(yōu)化，其中主要包括配電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知、主動(dòng)優(yōu)化和被動(dòng)優(yōu)化兩種優(yōu)化調(diào)度方式、分布式電源優(yōu)化調(diào)度、配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度、負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度3類優(yōu)化調(diào)度內(nèi)容以及特殊情況下人工干預(yù)決策機(jī)制。在這個(gè)過程當(dāng)中，需要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)態(tài)勢(shì)的分析，利用對(duì)各種的系統(tǒng)信息進(jìn)行充分的融合，最終完成優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)。在主動(dòng)優(yōu)化調(diào)度方面，需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行兩種形式的優(yōu)化，其中分為針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)所進(jìn)行的優(yōu)化和針對(duì)當(dāng)前狀態(tài)所進(jìn)行的優(yōu)化。在被動(dòng)優(yōu)化方面，需要根據(jù)不同的時(shí)間尺度來進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化。在對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的過程當(dāng)中，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的配電網(wǎng)接線模式進(jìn)行梳理和分析，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)。在分布式的電源優(yōu)化調(diào)度方面，需要在態(tài)勢(shì)感知的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案的制定并且進(jìn)行控制。在負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方面，需要考慮到其中各種負(fù)荷的特點(diǎn)和電網(wǎng)當(dāng)中的負(fù)荷水平的大小來對(duì)其作出分析，實(shí)現(xiàn)區(qū)域配電的能量保持平衡。最后，在人工輔助策略方面，需要在自動(dòng)化優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)策略沒有辦法實(shí)現(xiàn)的前提下進(jìn)行人工干預(yù)，根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整優(yōu)化的目標(biāo)策略。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 全局優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

在進(jìn)行全局優(yōu)化調(diào)度技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程當(dāng)中，需要結(jié)合每個(gè)時(shí)間的尺度進(jìn)行重點(diǎn)優(yōu)化目標(biāo)的調(diào)度，確保全局優(yōu)化可以在每個(gè)時(shí)間尺度當(dāng)中都可以得到最充分的體現(xiàn)。在其過程當(dāng)中，主要可以利用目標(biāo)、空間以及時(shí)間等方面的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)的配電網(wǎng)運(yùn)行效率，在這個(gè)過程當(dāng)中主要可以分為以下幾個(gè)方面來進(jìn)行分析：

（1）在長期優(yōu)化調(diào)度策略方面，需要協(xié)調(diào)好負(fù)荷資源，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，利用非保守的優(yōu)化規(guī)劃方式進(jìn)行調(diào)度協(xié)調(diào)。對(duì)于其中的饋線聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的分布、電源等設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)終端負(fù)荷，比如可以在夏季和冬季這兩個(gè)用電高峰的季節(jié)當(dāng)中進(jìn)行最大用電需求量和電源側(cè)的電力供應(yīng)調(diào)度優(yōu)化。保證重要的負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)安全可靠的供電，以此來削減高峰用電。如果供電能力存在不足的現(xiàn)象，需要利用降低峰谷差的方式進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于其中具備了太陽能光伏發(fā)電的電網(wǎng)，可以在夏季的時(shí)候利用太陽能光伏發(fā)電來進(jìn)行高峰負(fù)荷供電。

（2）在中長期的優(yōu)化調(diào)度策略方面，主要是針對(duì)于工作日和節(jié)假日所進(jìn)行的優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際情況來做出計(jì)劃檢修的需求，制定出智能配電網(wǎng)的月度下的常態(tài)調(diào)度方案。針對(duì)于利用月度負(fù)荷相對(duì)比較大的用電需求、以及電源側(cè)的壓力和可調(diào)度量來作為條件進(jìn)行不斷的與優(yōu)化，保證重要負(fù)荷的安全可靠用電和削減高峰期的用電負(fù)荷。對(duì)于不同性質(zhì)的用戶負(fù)荷之間的差異也要進(jìn)行充分的考慮，實(shí)現(xiàn)供電的穩(wěn)定性。

另外，在短期優(yōu)化調(diào)度策略方面，主要是針對(duì)于太陽能光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車充放電、以及其它不同性質(zhì)的負(fù)荷用電，其中具備明顯的規(guī)律性，需要進(jìn)行及時(shí)的檢修和保證供電需求，制定出多時(shí)段的調(diào)度方案。在具體的調(diào)度方案當(dāng)中，可以利用次日的負(fù)荷調(diào)度用電量和電源側(cè)大電壓進(jìn)行條件的優(yōu)化，如果需要對(duì)日前優(yōu)化調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電壓質(zhì)量的最大限度滿足。

3.2 源網(wǎng)荷互動(dòng)協(xié)調(diào)機(jī)制

在源網(wǎng)荷互動(dòng)協(xié)調(diào)機(jī)制的當(dāng)中，需要考慮到其安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及優(yōu)化性進(jìn)行分析，其中需要利用智能配電網(wǎng)的全局優(yōu)化目標(biāo)來作為主要的目標(biāo)，根據(jù)時(shí)間尺度和調(diào)度業(yè)務(wù)的來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的分層分解。在局部平衡方面，需要利用不改變或者少改變配電運(yùn)行的方式來進(jìn)行協(xié)調(diào)。在分區(qū)協(xié)調(diào)方面，需要在局部平衡無法達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的情況下利用分區(qū)負(fù)荷的方式來減少對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的沖擊。在整體吸納方面，需要根據(jù)整體的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來制定出各分區(qū)的分布電源發(fā)展規(guī)劃方案，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)負(fù)荷協(xié)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3 智能配電網(wǎng)高效運(yùn)行評(píng)估技術(shù)

在智能配電網(wǎng)的綜合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用方面，可以充分的實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行效率評(píng)估。根據(jù)其邊界條件、服務(wù)對(duì)象以及運(yùn)行目標(biāo)等相關(guān)流程進(jìn)行分析，構(gòu)建出安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性和智能性等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行完善。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)區(qū)間識(shí)別模型和高效性的指標(biāo)優(yōu)化。

3.4 實(shí)際應(yīng)用

在本文當(dāng)中，主要以某地區(qū)的智能電網(wǎng)示范區(qū)來作為主要的研究對(duì)象，該區(qū)域當(dāng)中，面積約11km2，區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷功率約為76萬kW，涵蓋220kV變電站2座、110kV變電站6座、饋線132條。在該地區(qū)的夏季用電高峰期當(dāng)中，其中的配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方式存在著差異現(xiàn)象，因此需要利用配電網(wǎng)的調(diào)度來實(shí)現(xiàn)每條饋線的負(fù)荷峰谷差，通過優(yōu)化可以提高供配電的效率。在該地區(qū)當(dāng)中，主要是在運(yùn)行方式的優(yōu)化上進(jìn)行了開關(guān)動(dòng)作情況的優(yōu)化，對(duì)負(fù)荷轉(zhuǎn)移前后的潮流進(jìn)行了對(duì)比，如圖2和圖3所示。

圖2 線路1負(fù)荷轉(zhuǎn)移前后對(duì)比圖

圖3 線路2負(fù)荷轉(zhuǎn)移前后對(duì)比圖

4 結(jié)語

綜上所述，我國的智能配電網(wǎng)的用電技術(shù)、電力市場(chǎng)以及電源技術(shù)也都得到了快速的發(fā)展，智能配電網(wǎng)的建設(shè)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，其中對(duì)于智能配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度就成為了現(xiàn)階段最重要的環(huán)節(jié)之一。在對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)調(diào)度的問題分析的基礎(chǔ)上，對(duì)于智能化的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)進(jìn)行了分析和定義，在此基礎(chǔ)上建立出了一套全句話的調(diào)度策略方案，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了應(yīng)用，最終取得了良好的成就，實(shí)現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。與此同時(shí)，也有效降低了負(fù)荷峰谷差和電網(wǎng)損耗，保證了電網(wǎng)的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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