含有分布式电源的主动配电网网络重构浅析

含有分布式电源的主动配电网网络重构浅析

裴忠忠任发张友民

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001）

摘要：分布式电源规模化接入低压配电网将给传统配电网带来诸多影响，主动配电网的出现使得分布式能源的规模化接入电网变为可能。考虑到在主动配电网中，分布式电源出力、负荷大小均是随机变化的；在此背景下，本文以主动配电网网络损耗最小为目标，以24h为时间周期，在适当的运行要求下，对主动配电网进行网络重构，仿真结果验证了对主动配电网进行网络重构可以降低网络损耗的可行性。

关键词：主动配电网；分布式电源；网络重构

0引言

2008年国际大电网会议在其相关研究报告中明确提出了主动配电网（activedistributionnetwork，ADN）的概念与特征[1]；2015年国家能源局发布的《配电网建设改造行动计划（2015—2020年）》中指出，有序建设ADN、分布式多能源互补等示范工程，提高分布式电源（distributiongeneration，DG）与配电网的协调能力；目前ADN的相关问题已经成为配电网领域重要的研究热点。

ADN作为未来分布式能源、分布式储能、响应负荷及微电网等元素接入的重要载体，为提高电网运行的经济性，对规模化接入分布式电源背景下的ADN合理进行网络重构，以降低网络损耗，具有重要的现实意义。

1网络重构[2]

由于在实际运行中，ADN中DG出力具有间歇性、随机性，各节点负荷也是随时波动的，若以网络损耗最小为目标，上一时刻的网络构架随着DG出力和负荷的变化在下一时刻未必是合理的，因此对网架适时适度进行重构，以降低网络损耗是必要的。

依据考虑时间跨度的不同，网络重构分为两类：第一类是以某一具体时间节点为研究对象的网络静态重构，这种情况网络中的DG出力及负荷等信息是固定不变的；第二类是以某两个时间节点之间的某一时段为研究对象的网络动态重构，即在这一时段内，DG出力及负荷不是固定不变的。

对于动态重构来说，网络中DG出力和负荷大小随机变化而去直接求解网络损耗是不可能的。常用的解决方法是将随机变化的DG出力和负荷曲线划分为数量合理的N个阶梯状时段，在每个阶梯状时段内DG出力和负荷大小是恒定不变的，然后对每个阶梯状时段内对网络损耗进行求解。

2初始条件

本节采用IEEE33节点典型配电系统作为算例，该系统含33个节点，37条支路，本节以P、Q恒定、功率因数为1的DG接入配电网为例进行分析。

初始参数：变压器容量为20MVA，假设负荷为静态恒功率负荷，有功负荷9.3MW，无功负荷5.7Mvar，功率因数为0.85；初始损耗为0.349MW。

本节以一天24h为研究对象，以1h为步长将一天等分为24个时段，并以一天系统网损最小作为目标进行网络重构。把风电（DG1）和光伏（DG2）分别接到4节点和30节点。

由于开关动作会产生一定的费用，一般工作人员会将一天内重构次数作为输入约束条件，然后在此条件下进行合理的网络重构。

本文假定工作人员要求一天内重构次数不能超过3次，单个开关动作次数不超过3次，在此限制条件下以降低网损为目标对网络重构进行研究。

3DG出力和负荷预测

3.1DG出力预测

在IEEE33节点典型配电系统中接入风电和光伏，接入点分别为节点4和30，各自的典型日出力情况如图3.1-1所示：

图3.1-10-24小时风电、光伏出力曲线

图3.2-10-24小时系统负荷比例曲线

3.2负荷预测

本节设定IEEE33节点典型配电系统中各类负荷均占有一定的权重比例，然后对一天内网络中总负荷进行预测，得到一天内总负荷典型出力情况如下：

由图3.2-1可以看出，系统负荷在一天内有两个波峰，分别为午高峰第8-9时段和晚高峰20-21时段；系统负荷最低时段是凌晨2-4时段，另外在下午14-16时段会出现另一个负荷较低的波谷。

4分时段静态重构

在不接入DG时，根据上述负荷预测的IEEE33典型节点系统的分时段静态重构结果、开关动作表分别如表4-1所示：

表4-1不含DG的网络重构开关动作表

由表4-1可知：若网络初始状态为开关33、34、35、36、37打开，则该系统在不接入DG情况下仅需在０、１、６三个时间节点进行三次重构，就可以将网损由0.193MW下降到0.138MW，网络损耗降低幅度达39.30％，总开关操作次数为12次。

5ADN动态重构

若采用上节静态重构的方法，经分析，含DG的ADN动态重构次数将远远超过3次，显然不满足运行要求，因此需要采用适当的方法进行重构时段的合并，压缩重构次数。

采用一定的策略将不合理的时段进行适当合并，最终重构动作时间段确定为0-8、8-22和22-24三次，动作时间点为0、8、以及22时，重构后平均网损为0.102MW。

表5-1上述文献的最佳重构时刻及网络状态

分析上述计算结果可知，在一天0-24h内进行适当次数的重构可以降低网损，针对上述网架，重构3次与重构2次对降低网损的效果并不明显，因此可以选择重构2次即可，总共开关动作次数为12次，开关7、9、10、16、32、33一天内各动作两次。

6结语

本文对ADN的网络重构进行了分析，首先对网络重构的概念进行了叙述，然后以降低网损为目标，对ADN网络重构进行具体算例分析，从计算结果来看，不论是不含DG的主动配电网分时段静态重构，还是含DG的主动配电网动态重构，网络重构以后，均不同程度地降低了网络损耗，验证了在一定运行约束条件下，对ADN进行网络重构以降低网络损耗的可行性。

参考文献

[1]范明天，张祖平等.主动配电系统可行技术的研究[J].中国电机工程学报.2013.33（8）.

[2]江东林，刘天琪，李樊.采用时段动态划分和分层优化策略的配电网重构[J].电网技术.2012.