区域电网规划研究及应用

区域电网规划研究及应用

余锋1黄毅2

1国网湖北省电力有限公司孝昌县供电公司湖北孝感432900；2国网湖北省孝感供电公司经济技术研究所湖北孝感432000

摘要：随着经济的快速发展，我国电网发展迅速，区域电网建设向科学化，智能化，现代化发展，本文就区域电网规划的研究和应用进行论述。

关键词：电网；研究；应用

引言

电力是国民经济与社会发展的基础，电网的安全稳定运行，不仅与国民经济发展息息相关，同时也是人民安居乐业、社会稳定的基础。近年来，由于经济的快速发展，电网需要进一步全面优化，加强自身基础建设，提升电网供电能力与供电可靠性，提高电网效率与效益，优化资源配置，充分利用清洁能源等，各个方面协调发展。为了全面了解地区电网发展状况，因此需要构建一套科学、合理的电网发展综合评估指标体系，发现电网薄弱环节，为电网发展指导方向。

1主动配电网的概念

为了减少对环境的影响，提高清洁能源利用率，当前各国都在研究如何适应高渗透率分布式能源的接入，主要包含分布式发电，储能系统等。其中ＤＧ是指满足特定的需求、保证配电网系统的经济性、安装在用户端附近且兼容系统环境、发电功率在几千瓦到５０ＭＷ级别的发电机组。ＤＧ的动力来源主要为如风能和太阳能等可再生能源。与传统集中发电相比，ＤＧ具有以下优点：一是靠近用户侧，可以直接供应附近的负荷需求也可根据需求并入大电网；二是可以充分利用各类分散的清洁能源用于发电，有利于可在生能源高效的、规模化的利用；三是采用ＤＧ的方式接入配电网比较方便，运行简单。

2配电网规划意义

合理的配电网规划对供电公司及用户都有重要的意义，它保证了供电的可靠性和电能质量，同时降低了电网建设和运营的成本。传统电网规划方法的优点是简单，但是对于资源无法充分利用，没有灵活控制的特性，特别是对于具有随机性、波动性的可再生能源发电（ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＲＥＧ）等新型电源及负荷。ＡＤＮ规划在考虑传统配电网规划的内容时，还具有以下的特点：１）由于ＤＧ的渗透率越越高，ＤＧ的优化配置已成为ＡＤＳ规划的重要组成部分，并成为满足负荷增长的关键的、可用的解决方案。合理配置ＤＧ可以推迟配电网的升级，提高资源的利用率，减少网络损耗以及提高系统的可靠性。２）运营和规划的耦合能够实现规划和运营的同步优化，并确定优化运营模式对规划方案的影响。３）高渗透率的ＤＲＥ使得在进行ＡＤＮ规划时必须考虑来自ＤＧ、网络、负荷以及电力市场等方面的不确定性。这些高度不确定性的参数会对规划模型和求解方法产生巨大影响。４）由于电力监管的灵活性，ＥＳＳ将在ＡＤＮ中扮演重要角色，例如峰值负荷削减和谷底负荷填充，网络升级延期，提高电能质量和供电可靠性，缓解可再生能源ＤＧ的波动减少网络损耗等。

3主动配电网规划关键问题

3.1不确定性建模

随着智能电网的发展，大量新型可控设备的接入增加了电力系统的不确定性。与传统的不确定因素相比，可再生能源发电以及负荷将变得更加难以预测、不确定性的程度也更大，因此对电力系统的影响也将更加的显著，会导致电力系统运行的稳定性、可靠性、经济性等指标降低。为了能降低这些不确定因素的影响，因此有必要在规划阶段就考虑这些不确定性因素的影，怎样处理这些不确定性因素成为ＡＤＮ规划需要考虑的关键问题之一。

3.2计及运行和主动管理的配电网规划

与传统配电网相比，通过主动管理措施控制ＤＥＲ的能力是ＡＤＮ最突出的特点。这些非网络解决方案的主动管理和控制方案为ＡＤＮ的规划提供了许多潜在的益处，并已成为网络扩展或增强的有价值的替代方案。闪此在主动配电Ｎ规划时，应同时考虑配电网的运行控制策略。目前，多层规划模型己成为优化领域研究的热点课题，被广泛应用于科学，工程，经济等多个学科领域。在双层模型中，每层模型都有其目标函数和决策空间，并受到另一层次变量的影响，这使得优化目标和不同决策者的相互作用得以考虑。此外，决策执行是从高层到低层的顺序，这与规划和运作之间的逻辑关系是一致的。双层模型的这些特性使其能够适用于ＡＤＮ计及运行和主动管理措施的混合优化。

4电网效率与效益

为了实现电网的可持续发展，在保障安全可靠性的前提下，要提高电网资源的利用效率，并且尽可能的增大投资效益。本文从电网利用效率和电网发展效益两个方面反映电网发展效率与效益。电网设备负载率是衡量电网利用效率的重要尺度，并且电网利用效率在配电网规划和改造中有着科学有效的指导作用。电网设备利用效率的提高可以提升电网的资产利用率，合理分配电网资源，并且可以提高电网的经济性。电网发展效益是从经济性的角度衡量电网发展状况，由于电网规模不断扩大、建设投资额巨大，因此对电网发展效益的分析有着重要的经济和社会价值。

5电源配置规划和ＰＭＵ配置规划算法研究

5.1电源配置规划规划算法研究

为了快速准确求解所建立的考虑两种主动管理措施的ＤＧ和ＥＳＳ协同双层规划模型，提出了一种混合算法求解该双层规划模型，其中上层规划模型采用改进花朵授粉算法求解，利用智能算法优化ＤＧ和ＥＳＳ的位置和容量。当确定了ＤＧ和ＥＳＳ位置和容量后，就知道了整个系统的网络拓扑结构参数，下层规划模型变成了考虑两种主动管理措施下的ＷＴＧ出力和负荷需求不确定的ＯＰＦ问题，为了快速准确求解该下层规划模型，将下层规划模型进行二阶锥松弛变换，并利用ＳＣＯＰ进行求解。

5.2花朵授粉算法介绍

ＦＰＡ模拟了自然界中花朵授粉的过程，花朵的授粉过程在植物的繁衍中扮演了重要的角色。从生物学角度来说，这一过程可以看作是对植物繁衍过程的优化，实现了植物的优胜劣汰、适者生存。授粉的媒介可以分为两种类型：生物媒介和非生物媒介。前者的概率大概占到１０％，后者的概率大概为９０％。以非生物媒介来授粉的过程不需要动物或昆虫等生物的参与。此外，有些生物媒介的花粉传播者倾向访问某些类型的花朵，而忽略其他类型的花朵，而这种现象被称为：花朵恒常性。所有拥有恒常特性的花朵都能保证其繁殖的最大化。花授粉有异花授粉或自花授粉这两种类型，异花授粉意味着花粉来源于另一植物，自花授粉意味着花粉来源于本植物体上的花朵。生物授粉和异花授粉往往发生在较远的植物间，与之相反的是非生物授粉和自花授粉往往发生在较近的植物间

结语

随着新能源技术、各种储能技术、电动汽车等的快速发展，传统的配电网概念和技术，已无法满足社会经济发展对电力供应模式和质量的需求。主动配电网ＡＤＮ概念的提出，旨在实现可再生能源的充分利用以及配电网双向潮流灵活控制，以从根本上解决配电网对分布式能源高度兼容问题。合理的配电网规划建设不仅可以保证供电的可靠性和电能质量，而且可以减少电网建设的投资费用，这对电网公司和电力用户都具有深远的意义。

参考文献：

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[2]李秀磊，耿光飞，季玉琦，等．主动配电网中储能和需求侧响应的联合优化规划［Ｊ］电网技术，2016，40（12）：3803－3810．

[3]刘振亚.全球能源互联网[M].中国电力出版社，2015.