含多種分布式電源的配電網重構優化策略探討

劉宇恒

摘要：在以往的配電網重構的過程中多數使用靜態重構的方式，然而由于配電網的運行屬于動態化的過程，會導致不同節點的負荷情況處于不斷變化的狀態，同時由于開關壽命以及能夠開合的次數都有一定的限制，因此無法對配電網進行多次而且頻繁的重構。因此在探討配電網重構策略時，需要對多種因素進行綜合考慮，例如負荷數據動態變化以及分布式電源等，確保配電網運行的穩定和效率。本文分析了分布式電源的概念和類型，深入探討了含多種分布式電源的配電網重構優化策略，以期可以為配電網的穩定運行提供重要的基礎保障。

關鍵詞：多種分布式;電源;配電網重構;優化策略

分布式電源屬于一種處于獨立狀態的電源，形狀較小，具有環保型的特點，是為了保障配電網正常運行所引入的電源裝置，和用戶之間的距離較短。當分布式能源接入到配電網之后，配電網的能源將不會再是單一能源，分布式能源的接入位置以及容量的大小都會對配電網系統產生影響。電源的發電功率會隨著外界溫度的變化而產生不同的反應，進而影響了配電網系統的分布情況，給負荷預測工作、配電網規劃工作以及配電網運行評估等多個工作受到影響。配電網重構具體指的是對分段以及聯絡開關進行狀態轉化，達到轉變原有拓撲結構的效果，能夠顯著提升配電網的供電質量。由于多種分布式電源會給電網的運行造成一定影響，因此需要選擇不同的方法對配電網的重構進行優化。

一、分布式電源的概念、類型

分布式電源是一種小型的電源，以分散的狀態存在于用電人員的附近范圍，在該電源接入配電網之后可以持續提供電能或者以獨立的狀態進行電能輸出。分布式電源擁有較多的優勢，例如傳輸的距離較之前的電源相比大幅度的縮短，電能在運輸過程中損耗的能量較小，使用的能源為可再生能源，并且還能夠提升對能源的利用效率，建設過程中需要的成本和時間少，還不會造成環境污染[1]。特別是對于部分較為特殊的用戶而言，可以充分滿足用戶的需求，例如在部分配電網建設不完善的偏僻地區或者部分海島等，都可以利用分布式電源進行供電。分布式電源不需要電力系統中心進行控制和調度，對于大電網而言可以起到有效的補充作用。基于分布式電源所擁有的多種優勢，因此在當前能源系統的發展過程中有著廣泛的應用，也成為了多個領域的研究焦點。分布式電源的類型包括風力發電、光伏發電、微型燃氣輪機、燃料電池等，每一種分布式電源都有著不同的特點和優勢。

二、含多種分布式電源的配電網多時段重構

（一）多時段重構模型

1.多時段重構目標函數

在構建目標函數的過程中需要考慮到多個因素：（1）配電網整體運行是否具有較高的經濟性;（2）不同時間段時間復雜性以及空間復雜性;（3）在開關關閉和開啟過程中產生的各項費用;（4）在一個具體的時間段內最低的綜合費用。通過對多個因素進行整合之后可以形成目標函數，建立函數模型[2]。

2.重構約束條件

第一，需要滿足在傳統的靜態重構過程中存在的基本條件，主要包括潮流約束條件、容量約束條件、支路電流約束條件以及節點電壓的約束條件。第二，需要對開關的最大操作次數進行分析，并對其操作次數以及可承受的動作轉化總次數進行限制，保證重構可以滿足開關的約束條件。

（二）多時段劃分指標

在進行含分布式電源的多時段重構過程中主要根據網絡的整體有功損耗情況以及表示電壓穩定性能的兩種指標進行評價和時段劃分[3]。表示電壓穩定性的指標的分析原因在于當配電網和分布式電源進行連接之后，電源會出現隨機性的特點，進而影響了配電網的穩定情況。將上述兩個指標進行綜合之后可以形成綜合評價指標，以一個小時為單位，將每天共分為24個小時段，并且同時需要對各個時段進行綜合指標分析和計算，反映出每個階段所出現的損失情況。結合所獲得的數據進行時段劃分，要求在時段劃分之后每一個時段只允許進行1次配電網重構。

（三）含多種分布式電源的配電網多時段重構實際流程

第一步，將配電網中所含有的初始數據輸入，根據所輸入的數據和劃分完畢的時段對每個時段的綜合評價指標進行分析，同時根據系統所允許范圍內的指標標準差進行標準差設定，設定值為允許范圍內的最大值[4]。

第二步，根據上一步的結果對多時段重構方案進行第二次的時段劃分。如果在這一階段中并沒有進入到另一個全新的重構時間段，需要對本時段在運行過程中所產生的費用進行及時的計算。如果進入到全新的重構時間段則保證負荷數據不變，使用經過改進之后的量子粒子群算法作為計算方法，將最低的運行費用作為本次重構方案設計的目標，找出配置最佳的開關組合方案。

第三步，對粒子的位置進行更新，在這一階段所使用的手段為差分進化。

第四步，分析是否目前的方案滿足配電網重構過程中的收斂條件，如果滿足這一條件則總結出運行效果最佳的配電網結構，此時可以輸出在一個新時段具體對開關進行操作的計劃。如果沒有滿足這一條件，需要繼續進行迭代，并尋找最優的方案。對在新的重構時段中配電網在運行過程中所產生的總體費用，評估是否此次重構時段結束，如果結束則可以輸出方案，如果沒有結束需要返回步驟二繼續計算[5]。

（四）算例分析

算例分析共分為三項，第一項考慮當沒有接入分布式電源時配電網進行多時段重構的方案，能夠減少網損以及系統運行所需要的費用。第二項考慮接入分布式電源時配電網進行多時段重構的方案，且此時分布式電源的容量保持在恒定的狀態。當接入分布式電源之后可以明顯發現配電網的原有潮流走向發生了變化，之前的最佳結構模式被替換，在替換之后對配網的運行產生了較大的優化效果，同時還可以避免開關多次操作的現象。第三項也是考慮接入分布式電源，同時也考慮到了負荷變化因素以及分布式電源出力的特點。在接入分布式電源后不論是否配電網會進行重構，在配電網不同節點的電壓都會有所提升，代表分布式電源可以就近為用戶進行電能補充，對于系統電壓來講可以起到有效的支撐作用[6]。

結束語：

但是隨著該類型電源接入數量不斷增加，使得配電網結構以及運行情況受到了電源隨機性特點和波動性特點的影響，導致供電的方式出現了變化。為了減少分布式電源的影響可以對配電網的重構方法進行優化，根據不同階段的運行特點完成重構，對各種重構情況進行分析，包括調整分布式電源的位置、容量以及分布式電源出力變化等。通過多時段重構可以減少配電網的損失以及電網運行所需要的成本和費用，具有較高的性價比，在此基礎之上還能夠改善供電質量，可以對低壓配電網的具體運行方式進行有效的補充。

參考文獻：

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[3]黃宸希，孫保華，韓韜，等.分布式電源對配電網的影響及其接入位置的選取[J].南昌大學學報（理科版），2020，44（01）：87-91.

[4]封士永，陳蕾，鄭賢舜，等.基于改進投影梯度的含分布式電源配電網潮流優化算法[J].電氣自動化，2019，41（06）：29-31+114.

[5]王波，虞殷樹，賀旭，王晴，等.計及分布式電源并網安全約束的配電網改接優化模型[J].電力系統保護與控制，2019，47（22）：67-77.

[6]瞿合祚，李曉明，楊玲君，等.考慮負荷和分布式電源時變性的配電網多目標動態重構和DG調度[J].高電壓技術，2019，45（03）：873-881.