基于多目標探討多階段主動配電網規劃策略

王廣濤

摘要：傳統主動配電網規劃方法未考慮到間歇性分布電源可信性出力，且配電網負荷分配不合理，導致規劃效果并不理想。提出一種基于多目標的多階段主動配電網規劃方法，在常規負荷預測的基礎上組建接入主動配電網的風、光等間歇性分布電源可信出力模型，全面考慮需求側響應對負荷預測結果的影響，構建配電網負荷預測模型，對節點配電系統進行計算，設計不同負荷水平下的電源最佳規劃方案，所提方法不僅能夠有效減少規劃費用，還能夠提升規劃效果。

關鍵詞：多目標;多階段;主動配電網;規劃方法

傳統主動配電網規劃方法未考慮到間歇性分布電源可信性出力，且配電網負荷分配不合理，針對這些問題，本文提出基于多目標的多階段主動配電網規劃方法，通過具體的實驗數據充分驗證了所提方法的有效性。

1 配電網規劃的定義

隨著國民經濟的迅猛發展，在一定程度上導致環境污染問題日益突出。在各類資源短缺的狀態下，發電方式靈活、運行效率較高的分布式發電技術受到社會廣泛關注。隨著分布式發電技術的接入，配電網由傳統的無源單行轉換成有源雙向網，這增加了系統的不確定性及復雜性，導致傳統被動管理方式面臨嚴峻挑戰。而配電網規劃的定義則是為滿足未來年負荷增長和電網發展的要求，確定何時、何地、建設何種類型的線路、變電站或者分布式電源等設備。配電網規劃結果直接影響配電網投資、收益及未來年配電網運行的安全性、經濟性、穩定性。

在配電系統接入分布式電源后會給傳統電網帶來一定程度的沖擊，主動配電網應運而生，成為智能電網中一個十分重要的分支。針對主動配電網規劃，相關學者已經展開研究，并且取得了一些較為顯著的研究成果，基于主動管理的配電網規劃方法，在考慮主動管理和用戶需求的基礎上，建立了主動配電網的雙層框架規劃模型。其中規劃模型的上層采用單親遺傳算法求解，下層采用素對偶內點法求解，但是該方法存在配電網負荷規劃不合理的問題。

2 多階段主動配電網規劃方法

2.1 構建規劃模型

負荷預測是配電網規劃的基礎，準確的負荷預測將會為分布式電源、變電站的科學布點等決策提供重要的依據，也能夠保證整個配電系統的穩定運行。主動配電網分布式電源、儲能等的接入將會對傳統的負荷預測產生較大程度的影響，所以在傳統負荷預測的基礎上，需要全面分析配電系統中不同負荷之間的交互響應。針對主動配電網規劃，分析分布式電源接入的特點會對配電系統的負荷需求產生異性影響，負荷預測在考慮傳統配電網負荷預測方法的同時，還需要考慮分布式能源滲透對電網負荷的影響，對負荷預測結果進行全面修正，以此反映分布式能源接入情況下主動配電網對電網側的實際負荷需求。

針對主動配電網規劃對于負荷預測結果產生的影響，需要進行協同優化，獲取高峰負荷日典型負荷曲線，將其作為主動配電網規劃的基礎數據。主動配電網的負荷預測一般情況下能夠劃分為常規負荷以及分布式電源出力，對其分別進行建模以及預測，最后將兩者預測結果相結合，得到主動配電網的最終負荷預測結果，具體如公式（1）所示：P（t） = PB（t） -∑i = 1 n PSai （t） （1）式中：P（t）為主動配電網在高峰負荷日t時間段內進行調度過程中的總負荷預測結果;PB（t） 為t時間段內常規負荷預測結果;PSai （t） 為 t 時間段內DG的可信出力。與傳統的配電網負荷不同，主動配電網中包含部分柔性負荷，也即可響應調節以及參與電網調度的負荷。

考慮到柔性負荷后，傳統負荷預測中所涉及到的典型負荷曲線發生了十分明顯的變化，通過負荷大小能夠將其劃分為以下3類：1）不可控負荷通常情況下該類負荷的用電需求無法及時響應系統中的調節機制，是傳統配電網負荷的重要組成部分。2）可控負荷該類負荷主要為中斷負荷，一般情況下需要與電力公司簽訂相關的經濟合同，在規定負荷高峰或者緊急狀態下，用戶進行適當的負荷中斷以及消減。3）可調負荷該類負荷無法完全進行電網調度，但是能夠在一定程度上跟隨分時電價、階梯電價等相關的電價引導機制，調節相關的用電需求負荷。在主動配電網規劃中，需求側響應是一項十分重要的負荷側調節技術，它最為主要的作用就是削減高峰負荷，從而有效降低配電網所需要的變電容量以及線路輸送量等。在全面分析可控負荷后，需要計算主動配電網中最新的負荷預測峰值：PB（t） = PSum（t） - PCon（t）（2）式中：PSum（t） 為在t時間段內負荷預測值總數;PCon（t） 為在t時間段內可控負荷的預測值。主動配電網負荷預測結果一方面會受到可控負荷的主動調節作用影響，另一方面，分布式電源大規模接入電網會被全部消納，導致配電網側的負荷也會受到影響。現今電能供應側的清潔替換是無法阻擋的趨勢，主動配電網規劃還需要全面考慮大規模的電源接入需求，以此來適應未來階段清潔能源滲透率日益升高的事實。設定Pα代表可信出力，它是指分布式電源在一定的置信度α下最少的出力水平。也可以通過區域分布式電源獲取出力預測結果，統計相應的概率密度函數或者累計分布函數，獲取Pα的最終取值。為了更加全面發揮分布式電源的作用，促使其能夠有效減少設備容量，需要對其進行相應的能量主動管理。由能量主動管理模式，結合所研究區域內總裝機預測值和單位DG可信出力值，能夠獲取規劃區在t時間段內DG可信出力預測模型為Psα（t） = Ps×Pα（3）式中：Psα（t）為在年高峰負荷日內t時間段的DG可信出力;Ps為年DG裝機總容量;Pα為在設定時間段內DG的可信出力。在已知分布式電源裝機規模的狀態下，主動管理模式下的配電網規劃一方面涉及到網架規劃，另外一方面又涉及到儲能選址定容。通過分解協調思想，能夠將上述問題轉化為雙層規劃模型。

結束語：

針對傳統的主動配電網規劃方法的不足，提出基于多目標的多階段主動配電網規劃方法。通過具體仿真實驗顯示，相比傳統方法，所提方法能夠有效減少規劃費用以及提升規劃效果和綜合性能。

參考文獻

[1]謝仕煒， 胡志堅， 王玨瑩，等. 基于不確定隨機網絡理論的主動配電網多目標規劃模型及其求解方法[J]. 電工技術學報， 2019， 34（5）：17.

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