基于層次分析法的增量配電網綜合評估

張倫 王磊 林永君

摘 要：本文提出了一種基于層次分析法（AHP）的分布式供電充電樁接入的增量配電網綜合評價方法，使用基于變權理論的層次分析法來計算指數權重，最后以增量配電網試點的一條IEEE39配電線路為例，對分布式電源和充電樁接入后的增量配電網進行承載能力綜合評估。

關鍵詞：分布式電源；充電樁；增量配電網；層次分析法；綜合評估

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.160

1 引言

目前，有關分布式電源和充電樁的接入對增量配電網運行質量的影響已有一定的研究。文獻[1-4]從經濟性、安全性以及可靠性方面考慮了分布式電源對增量配電網的影響，建立了含分布式電源的增量配電網評價指標體系。文獻[5]在分析增量配電網電壓變化情況的基礎下，還分析了光伏和風電的接入對網絡損耗的影響，并利用Matlab搭建了重慶市中低壓配電網的典型線路模型進行了仿真計算。

2 分布式電源和充電樁接入對增量配電網的影響

分布式電源在改善能源結構和發電形式的同時，增加了增量配電網中的非線性負荷，引起電流、電壓發生畸變，影響電能質量，其主要體現在以下幾個方面：電壓波動；電壓閃變；諧波污染和直流注入；當分布式電源與繼電保護系統不相適應時，會導致繼電保護系統誤操作，降低系統的可靠性；隨著分布式電源滲透率的增加，其出力的不確定性會使潮流的流向和大小發生根本性變化，隨機性和不可測性大大增加。

3 基于變權理論的層次分析法

采用層次分析法對分布式電源和充電樁接入的增量配電網進行綜合評估，第一步將對增量配電網有影響的評估指標分解為三個層次結構，分別是指標層、準則層和方案層。

第二步是構造判斷矩陣。具體步驟如下：（1）構建不同層次的備選方案集合：用M={ }表示，n是方案個數；（2）確定各層指標集：指標層需要計算，準則層和方案層指標參照相關標準。

第三步是分層單排序及其一致性檢驗。

第四步是層次總排序及其一致性檢驗，計算最低至最高總階的權重向量，最后利用各個評價指標效用值和評價指標的權重系數，求得綜合評分。計算公式如下：

是方案i的第j個指標的評分值也是效用值，分別是指標j的滿意值和不允許值，C取值為60，D為40。

根據所建立的三個層次，對每兩個層次的每個因素進行相對比較，采用下表獲得具體數值，對于有n個因素的情況，求得如下比較矩陣N。

式中，是層次i的因素相對于層次j的因素的重要程度，每個層次的指標權重采用根法計算如下：

4 算例分析

為了驗證上述評估方法的可行性，采用IEEE39總線標準測試系統作為配電網仿真模型。參考容量為3.2 MVA，參考電壓為65.9 kV，將節點1設置為平衡節點，電壓標幺值為1.55p.u.，其他設置參考IEEE39節點系給出。考慮分布式電源及充電樁的接入，建立增量配電網三種建設方案：系統中無分布式電源和充電樁接入；系統中接入所有分布式電源；所有分布式電源和充電樁都連接到該系統。通過并網后的評價指標，來驗證綜合評估方法可靠性。

經過仿真，得到三個方案中壓線路“N-1”通過率、短路容量、SAIFI、SAIDI、ASAI、電壓合格率、電壓波動、諧波畸變率、線損率和負荷轉供比率等評價指標的計算結果將這十個指標通過效用函數進行變換處理，得到指標評價有效值，并通過計算指標層判斷矩陣得到最大特征值，然后進行一致性校驗，計算出指標層的權重系數，同理處理準則層和方案層的數據，最后得到三種方案的綜合評估得分。

通過結果可知，適當滲透率的分布式電源接入增量配電網，對配電網的電能質量和電力系統靈活性的各項指標有明顯的改善，但是在增加充電樁后，增量配電網的電力系統可靠性和靈活性都會受到影響，需要做好應對措施。

5 總結

本文首先分別闡述分布式電源和充電樁的接入對增量配電網電能質量、電力系統可靠性和靈活性的影響，然后運用層次分析法（AHP）構建了分布式供電系統和充電樁接入增量配電網的綜合評價系統，依據十個評估指標，建立清晰的層次結構，并得到三種不同方案的綜合評分值。通過分析各個評分結果，對分布式電源和充電樁接入的增量配電網進行有效的綜合評估。

參考文獻：

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作者簡介：張倫（1991-），男，河北衡水人，碩士研究生，主要從事配電網規劃及逆變器諧波抑制工作。